RU2809687C2 - Method for pre-treatment of metal bases for cold forming and chemically active lubricant for this purpose - Google Patents
Method for pre-treatment of metal bases for cold forming and chemically active lubricant for this purpose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809687C2 RU2809687C2 RU2021126384A RU2021126384A RU2809687C2 RU 2809687 C2 RU2809687 C2 RU 2809687C2 RU 2021126384 A RU2021126384 A RU 2021126384A RU 2021126384 A RU2021126384 A RU 2021126384A RU 2809687 C2 RU2809687 C2 RU 2809687C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waxes
- group
- wax
- forming
- lubricant
- Prior art date
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 49
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 title claims description 4
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- -1 ethylene, propylene, styrene Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N ethenamine Chemical compound NC=C UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- ZQXSMRAEXCEDJD-UHFFFAOYSA-N n-ethenylformamide Chemical compound C=CNC=O ZQXSMRAEXCEDJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- OSSNTDFYBPYIEC-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylimidazole Chemical compound C=CN1C=CN=C1 OSSNTDFYBPYIEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- MXRGSJAOLKBZLU-UHFFFAOYSA-N 3-ethenylazepan-2-one Chemical compound C=CC1CCCCNC1=O MXRGSJAOLKBZLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims abstract description 11
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims abstract 4
- 229940117958 vinyl acetate Drugs 0.000 claims abstract 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 13
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 9
- IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 1-nitroguanidine Chemical compound NC(=N)N[N+]([O-])=O IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 7
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 5
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 5
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 claims description 4
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NISAHDHKGPWBEM-UHFFFAOYSA-N 2-(4-nonylphenoxy)acetic acid Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=C(OCC(O)=O)C=C1 NISAHDHKGPWBEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 150000002462 imidazolines Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 2
- 229940083254 peripheral vasodilators imidazoline derivative Drugs 0.000 claims description 2
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 9
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 6
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 5
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 5
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 description 3
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- GEVPUGOOGXGPIO-UHFFFAOYSA-N oxalic acid;dihydrate Chemical compound O.O.OC(=O)C(O)=O GEVPUGOOGXGPIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000012170 montan wax Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GXBYFVGCMPJVJX-UHFFFAOYSA-N Epoxybutene Chemical compound C=CC1CO1 GXBYFVGCMPJVJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229920001688 coating polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к упрощенному способу предварительной обработки металлических основ для холодной формовки, к соответствующему химически активному смазывающему веществу и к металлической основе, которая была предварительно обработана посредством способа, а также к ее применению.The present invention relates to a simplified method for pretreating metal substrates for cold forming, to a corresponding reactive lubricant and to a metal substrate that has been pretreated by the method, as well as to its use.
Холодная формовка происходит при температурах ниже температуры рекристаллизации фасонного изделия, подлежащего формовке, обычно при температурах, составляющих примерно до 450°С. Нагрев может происходить исключительно за счет сил трения, действующих между металлической заготовкой фасонного изделия с покрытием и инструментом во время формовки, и за счет внутренних сил трения вследствие потока материала, а таже также необязательно за счет предварительного нагрева фасонных изделий, подлежащих формовке.Cold forming occurs at temperatures below the recrystallization temperature of the shaped article to be formed, typically at temperatures up to about 450°C. Heating can occur solely due to frictional forces acting between the coated metal shaped product blank and the tool during forming, and due to internal frictional forces due to the flow of material, and also optionally due to preheating of the shaped products to be formed.
Однако, температура фасонных изделий, подлежащих формовке, обычно изначально представляет собой температуру окружающей среды, то есть от примерно 10 до 32°С. Однако, если фасонные изделия, подлежащие формовке, предварительно нагревают до температур, находящихся в диапазоне, например, от 650 до 850°С, от 850 до 1250°С или от 650 до 1250°С, то способ формовки называют полугорячей формовкой или ковкой. Кроме того, обычно во время холодной формовки имеют место повышенные и высокие давления, например, в случае стали, в диапазоне от 200 МПа до 1 ГПа, а иногда даже до 2 ГПа.However, the temperature of the shaped articles to be molded is usually initially ambient temperature, that is, from about 10 to 32°C. However, if the shaped articles to be formed are preheated to temperatures ranging from, for example, 650 to 850°C, 850 to 1250°C, or 650 to 1250°C, then the forming method is called semi-hot forming or forging. In addition, usually high and high pressures occur during cold forming, for example in the case of steel, ranging from 200 MPa to 1 GPa and sometimes even up to 2 GPa.
В качестве фасонных изделий, подлежащих формовке, используют в основном полосы, листы, заготовки для формовки, проволоку, бухты проволоки, фасонные детали, имеющие сложную форму, муфты, профили, такие как полые или сплошные профили, трубы, круглые заготовки, шайбы, стержни, прутки или цилиндры. Фасонные изделия могут в принципе состоять из любого металлического материала. Обычно фасонное изделие состоит в основном из стали.The shaped products to be molded are mainly strips, sheets, blanks for molding, wire, coils of wire, shaped parts with complex shapes, couplings, profiles such as hollow or solid profiles, pipes, round blanks, washers, rods , rods or cylinders. Shaped products can in principle consist of any metallic material. Usually the shaped product consists mainly of steel.
Процесс холодной формовки включает прежде всего вытяжку (формовка растяжением), обкатку на оправке, оковку (формовка до конечных размеров) и/или глубокую вытяжку, накатывание резьбы и/или профилирование резьбы, прессование, такое как холодное литье под давлением (формовка под давлением) и/или ковку с холодной высадкой.The cold forming process primarily includes drawing (stretch forming), mandrel rolling, forging (forming to final dimensions) and/or deep drawing, thread rolling and/or thread forming, pressing such as cold injection molding (injection forming) and/or cold heading forging.
При том, что инертные масла для формовки обычно применяются для холодной формовки металлических фасонных изделий при очень низкой степени деформации и соответственно малых усилиях, в случае более высокой степени деформации, как правило, применяют по меньшей мере одно покрытие в качестве разделительного слоя между фасонным изделием и инструментом для того, чтобы предотвратить холодную сварку фасонного изделия и инструмента между собой. В последнем случае, является обычным обеспечивать фасонные изделия по меньшей мере одним покрытием смазывающего вещества или составом смазывающего вещества для того, чтобы уменьшать сопротивление трению между поверхностью фасонного изделия и формообразующим инструментом.While inert forming oils are typically used for cold forming metal fittings at very low deformation rates and correspondingly low forces, in the case of higher deformation rates at least one coating is typically used as a separating layer between the molded product and tool in order to prevent cold welding of the shaped product and the tool to each other. In the latter case, it is common to provide the shaped articles with at least one lubricant coating or lubricant composition in order to reduce frictional resistance between the surface of the shaped article and the forming tool.
В качестве разделительного слоя обычно наносят покрытие с высокой степенью кристаллизации, применяя при этом раствор фосфорной кислоты в присутствии солей цинка; это покрытие не плавится при преобладающих температурах, химически и физически прикрепляется (например, в результате химической адсорбции) к металлической основе и предотвращает холодную сварку, поскольку оно служит в качестве разделительного слоя между инструментом и основой во время формовки.As a separating layer, a coating with a high degree of crystallization is usually applied, using a solution of phosphoric acid in the presence of zinc salts; this coating does not melt at prevailing temperatures, adheres chemically and physically (such as through chemical adsorption) to the metal substrate, and prevents cold welding because it serves as a separating layer between the tool and the substrate during forming.
Состав смазывающего вещества, применяемый для получения этого разделительного слоя, может быть различным. Смазочный слой предпочтительно получают посредством применения состава смазывающего вещества, содержащего мыло, масло и/или органический полимер и/или сополимер.The composition of the lubricant used to obtain this separating layer may vary. The lubricating layer is preferably obtained by using a lubricant composition containing soap, oil and/or an organic polymer and/or copolymer.
Упомянутые составы смазывающих веществ (на водной основе) имеют щелочной рН, в то время как традиционные ванны для нанесения разделительного слоя имеют кислый рН. Для того, чтобы продлить срок эксплуатации ванн, абсолютно необходимо проводить споласкивание между двумя процессами обработки и необязательно удалять избыток кислоты с помощью подходящего нейтрализующего агента. В результате получают обычную последовательность стадий способа, которую можно представить следующим образом:These lubricant formulations (water based) have an alkaline pH, while traditional release coat baths have an acidic pH. In order to extend the life of the baths, it is absolutely necessary to rinse between two treatments and it is not necessary to remove excess acid using a suitable neutralizing agent. The result is the usual sequence of process steps, which can be represented as follows:
1) Очищение (и споласкивание),1) Cleansing (and rinsing),
2) Травление (и споласкивание),2) Pickling (and rinsing),
3) Активация,3) Activation,
4) Конверсионная обработка фосфатом цинка,4) Conversion treatment with zinc phosphate,
5) Ополаскивание/нейтрализация5) Rinse/neutralize
6) Смазка6) Lubrication
7) Необязательная сушка.7) Optional drying.
На стадии 1, с помощью сильнощелочных чистящих составов при очень высоких температурах удаляют все виды остатков, которые, например, могут появиться при получении стальной основы.In stage 1, using highly alkaline cleaning compounds at very high temperatures, all types of residues that, for example, may appear during the production of the steel base are removed.
Стадия 2 представляет собой кислотное травление поверхности, включая удаление окалины и ржавчины. В зависимости от типа применяемой кислоты, температура может находиться в диапазоне от температуры окружающей среды до 60°С.Stage 2 is acid etching of the surface, including the removal of scale and rust. Depending on the type of acid used, the temperature can range from ambient temperature to 60°C.
Классический процесс фосфатирования, как правило, нуждается в активации для регулирования размера кристаллов фосфата. Указанную стадию 3 предпочтительно осуществляют с применением водных растворов затравочных кристаллов, от комнатной температуры до 55°С.The classical phosphating process typically requires activation to control the size of the phosphate crystals. The specified stage 3 is preferably carried out using aqueous solutions of seed crystals, from room temperature to 55°C.
Затем, на стадии 4, осуществляют конверсионную обработку, применяя при этом кислый раствор фосфата цинка на водной основе. Последующая стадия 5 включает стадию споласкивания, за чем следует необязательная нейтрализация.Then, in step 4, conversion treatment is carried out using an acidic water-based zinc phosphate solution. The subsequent stage 5 includes a rinsing stage, followed by optional neutralization.
Стадия 6 представляет собой смазку. В зависимости от смазывающего вещества, указанная стадия может осуществляться в присутствии полимеров на водной основе при температуре от 55 до 60°С, мыл на водной основе при температуре от 70 до 85°С или кристаллов-носителей соли на водной основе при температуре выше 70°С.Stage 6 is lubrication. Depending on the lubricant, this step may be carried out in the presence of water-based polymers at temperatures from 55 to 60°C, water-based soaps at temperatures from 70 to 85°C, or water-based salt carrier crystals at temperatures above 70°C WITH.
На последней стадии 7, необязательно осуществляют сушку в форсированном режиме. Это иногда является необходимым в случае смазывающих веществ на водной основе для того, чтобы избежать наличия водных остатков, поскольку подлежащие формовке обработанные изделия в некоторых случаях хорошо уплотнены, например, бухты проволоки.At the last stage 7, drying is optionally carried out in a forced mode. This is sometimes necessary in the case of water-based lubricants in order to avoid the presence of aqueous residues, since the processed products to be formed are in some cases well compacted, for example wire coils.
Поиск идеальной эффективности процесса подтолкнул промышленность холодной формовки в направлении поиска новых технологий, которые требуют меньшего количества стадий обработки.The search for ideal process efficiency has pushed the cold forming industry toward new technologies that require fewer processing steps.
Упрощение стадий 3 и 4 описано в WO 2015/055756 А1. В данном случае, можно обойтись без стадии 3 в результате применения не содержащего фосфата конверсионного покрытия на стадии 4. Поскольку состав ванны на стадии 4 также проще, чем в случае обеспечения покрытия в виде фосфата цинка, то процесс имеет меньше контрольных параметров, что его упрощает.Simplification of stages 3 and 4 is described in WO 2015/055756 A1. In this case, step 3 can be eliminated by using a phosphate-free conversion coating in step 4. Since the bath composition in step 4 is also simpler than if the zinc phosphate coating was provided, the process has fewer control parameters, making it easier .
В уровне техники уже делались попытки нанесения конверсионного слоя (стадия 4) и смазочного слоя (стадия 6) в качестве одной операции обработки. Так, DE 2102295 В2 описывает химически активное смазочное масло, в случае которого на поверхности образуется содержащий железо фосфатный слой. Однако, указанный состав содержит менее 20% по массе воды; таким образом, он имеет основную фазу, содержащую масло и, следовательно, не может называться составом на водной основе.In the prior art, attempts have already been made to apply a conversion layer (step 4) and a lubricant layer (step 6) as a single processing operation. Thus, DE 2102295 B2 describes a reactive lubricating oil in which an iron-containing phosphate layer is formed on the surface. However, the said composition contains less than 20% by weight of water; thus, it has a major oil-containing phase and therefore cannot be called a water-based formulation.
В промышленности холодной формовки обычное нанесение смазывающих веществ происходит в открытых ваннах для обработки. Системы на основе масел приводят к более высокому загрязнению ЛОС (ЛОС=летучие органические соединения), поскольку довольно значительные количества масла могут испаряться во время обработки. Кроме того, системы на основе масел имеют проблемы в отношении гигиены труда, поскольку они являются горючими и при температурах вспышки, составляющих > 150°С, должны классифицироваться как опасные материалы. С другой стороны, системы на водной основе, то есть эмульгированные системы, обычно не имеют проблем в отношении пожарной нагрузки вследствие содержания воды, которое составляет более 35% по массе. Также, ниже загрязнение ЛОС, поскольку максимальная температура системы ограничена точкой кипения воды.In the cold forming industry, typical application of lubricants occurs in open processing baths. Oil-based systems result in higher VOC (Volatile Organic Compounds) contamination because quite significant amounts of oil can evaporate during processing. In addition, oil-based systems have occupational health concerns because they are flammable and must be classified as hazardous materials at flash points >150°C. On the other hand, water-based systems, that is, emulsified systems, generally do not have problems with regard to fire load due to the water content being more than 35% by weight. There is also lower VOC pollution since the maximum system temperature is limited by the boiling point of water.
Поэтому, во-первых, задачей настоящего изобретения было обеспечение способа предварительной обработки на водной основе для холодной формовки, в котором требуется как можно меньше стадий обработки.Therefore, firstly, it was an object of the present invention to provide a water-based pre-treatment method for cold forming that requires as few processing steps as possible.
Как было неожиданно обнаружено, является возможным объединить стадию конверсионной обработки (стадия 4) и стадию смазки (стадия 6) в одну стадию и, соответственно, отказаться от стадии нейтрализации между ними (стадия 5):It has surprisingly been discovered that it is possible to combine the conversion treatment step (step 4) and the lubrication step (step 6) into one step and accordingly dispense with the neutralization step between them (step 5):
1) Очищение (и споласкивание),1) Cleansing (and rinsing),
2) Травление (и споласкивание) и2) Etching (and rinsing) and
3) Объединение конверсионной обработки и смазки.3) Combination of conversion treatment and lubrication.
Для нанесения в комбинации конверсионного слоя с высокой степенью кристаллизации и смазочного слоя в процессе обработки на водной основе, необходимо преодолеть некоторые трудности. Таким образом, смазывающие вещества в основном имеют сильнощелочной рН, в то время как кислотная коррозия имеет решающее значение для нанесения конверсионных слоев.To apply a combination of a highly crystallized conversion layer and a lubricating layer in a water-based process, some difficulties must be overcome. Thus, lubricants generally have a highly alkaline pH, while acid corrosion is critical for the application of conversion layers.
Во-вторых, задачей настоящего изобретения было обеспечение способа предварительной обработки для холодной формовки, в котором комбинированный конверсионный и смазочный слой, нанесенный на стадии 3, имеет такую большую массу слоя, а также такую сильную адгезию к металлической основе, что он все еще присутствует в достаточном количестве даже после процесса формовки, то есть, что он не удаляется во время процесса формовки до такой степени, когда уже не происходит эффективного отделения инструмента от обрабатываемого изделия и эффективного уменьшения коэффициента трения.Secondly, it was an object of the present invention to provide a pre-treatment method for cold forming in which the combined conversion and lubricant layer applied in step 3 has such a high layer weight as well as such strong adhesion to the metal substrate that it is still present in sufficient quantity even after the forming process, that is, that it is not removed during the forming process to such an extent that there is no longer effective separation of the tool from the workpiece and an effective reduction in the coefficient of friction.
Чтобы гарантировать, что комбинированный конверсионный и смазочный слой, нанесенный на стадии 3, все еще присутствует в достаточном количестве после процесса формовки, в данном случае было обнаружено, что необходимо, чтобы указанный комбинированный слой был бы подобен исключительно кристаллическому слою, например, конверсионному слою на основе оксалатов, был бы как химически связанным, то есть в виде химических связей между кристаллами и поверхностью, так и физически связанным, то есть адсорбцией, с поверхностью металлической основы, а не просто физически, как в случае доступных инертных смазывающих веществ.To ensure that the combined conversion and lubricant layer applied in step 3 is still present in sufficient quantity after the molding process, it has been found in this case that it is necessary for said combined layer to be similar to a purely crystalline layer, for example the conversion layer on oxalate base, would be both chemically bound, that is, in the form of chemical bonds between the crystals and the surface, and physically bound, that is, by adsorption, to the surface of the metal base, and not just physically, as is the case with available inert lubricants.
Указанная выше задача была решена с помощью способа предварительной обработки металлических основ для холодной формовки в соответствии с изобретением, в котором подлежащую формовке металлическую основу последовательноThe above problem has been solved by a method for pre-treating metal substrates for cold forming according to the invention, in which the metal substrate to be formed is sequentially
1) предпочтительно механически или химически очищают и затем споласкивают,1) preferably mechanically or chemically cleaned and then rinsed,
2) предпочтительно протравливают и затем споласкивают,2) preferably pickled and then rinsed,
3) приводят в контакт с кислым, химически активным смазывающим веществом на водной основе, содержащим3) brought into contact with an acidic, chemically active water-based lubricant containing
а) щавелевую кислоту,a) oxalic acid,
б) по меньшей мере одну ускоряющую добавку, которая содержит нитрогуанидин и/или по меньшей мере один источник железа(III) иb) at least one accelerating additive that contains nitroguanidine and/or at least one source of iron(III) and
в) по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, по меньшей мере один воск и/или по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло,c) at least one film-forming agent, at least one wax and/or at least one emulsified lubricating oil,
иAnd
4) необязательно сушат,4) optionally dried,
при этом по меньшей мере одно пленкообразующее вещество выбирают из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, стирола, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиуретанов, полиамидов, полиэтилениминов, полиаминов и их солей,wherein at least one film-forming substance is selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam, vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyurethanes, polyamides, polyethylenimines, polyamines and their salts,
при этом по меньшей мере один воск выбирают из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков иwherein at least one wax is selected from the group consisting of non-ionic waxes and cationically stabilized waxes and
при этом по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло выбирают из группы, состоящей из синтетических масел, минеральных масел, растительных масел и животных масел.wherein the at least one emulsified lubricating oil is selected from the group consisting of synthetic oils, mineral oils, vegetable oils and animal oils.
Поскольку нанесение смазывающих веществ в промышленности холодной формовки всегда осуществляют в ваннах для обработки погружением, то обычно, из соображений безопасности, требуется, чтобы такие составы смазывающих веществ не были горючими, то есть имели температуру вспышки, составляющую > 150°С и, таким образом, летучих органических соединений (ЛОС) в значительной степени удается избежать.Since the application of lubricants in the cold forming industry is always carried out in dip baths, it is generally required for safety reasons that such lubricant formulations are non-flammable, i.e. have a flash point of > 150°C and thus volatile organic compounds (VOCs) are largely avoided.
Следовательно, комбинированный процесс обработки на водной основе на стадии 3 преимущественно в значительной степени не содержит ЛОС, то есть ЛОС, такие как летучие масла, на стадии 3 не добавляются к химически активному смазывающему веществу.Therefore, the combined water-based treatment process in Stage 3 is advantageously substantially VOC-free, that is, VOCs such as volatile oils are not added to the reactive lubricant in Stage 3.
Определения:Definitions:
Когда в настоящем тексте указано, что металлическую основу, подлежащую формовке, "последовательно" подвергают указанным стадиям обработки, это не исключает возможности проведения одной или нескольких дополнительных стадий обработки, например, дополнительных стадий споласкивания, которые осуществляют до, между и/или после указанных стадий обработки. Однако, в предпочтительном варианте осуществления никаких дополнительных стадий обработки перед холодной формовкой не осуществляют.Where it is stated herein that the metal substrate to be formed is "sequentially" subjected to specified processing steps, this does not preclude the possibility of one or more additional processing steps, such as additional rinsing steps, being carried out before, between and/or after said stages processing. However, in a preferred embodiment, no additional processing steps are carried out prior to cold forming.
Для настоящих целей, термин "на водной основе" означает, что соответствующий состав, в частности, кислое, химически активное смазывающее вещество состоит более, чем на 35% по массе из воды.For present purposes, the term "water-based" means that the composition, particularly the acidic, reactive lubricant, consists of more than 35% by weight water.
Для целей настоящего изобретения, "химически активное смазывающее вещество" представляет собой смазывающее вещество, которое вступает в реакцию с металлической основой и, таким образом, образует комбинированный конверсионный и смазочный слой на указанной основе.For purposes of the present invention, a "reactive lubricant" is a lubricant that reacts with a metal substrate and thereby forms a combined conversion and lubricant layer on said substrate.
Для целей настоящего изобретения, "щавелевая кислота" также включает однократно или двухкратно депротонированную форму щавелевой кислоты.For purposes of the present invention, "oxalic acid" also includes the singly or doubly deprotonated form of oxalic acid.
Для целей настоящего изобретения, "источник железа(III)" предпочтительно представляет собой растворимую в воде соль железа(III), такую как нитрат железа(III). Однако, растворимая в воде соль железа(II) в сочетании с продуктом окисления, подходящим для получения ионов железа(III), также может рассматриваться в качестве источника железа(III).For purposes of the present invention, the "iron(III) source" is preferably a water-soluble iron(III) salt such as iron(III) nitrate. However, a water-soluble iron(II) salt combined with an oxidation product suitable for producing iron(III) ions can also be considered as a source of iron(III).
Для целей настоящего изобретения, термин "пленкообразующее вещество" представляет собой гомополимер или сополимер, в котором отдельные полимерные цепи физически сшиты, и который имеет вязко-упругие свойства.For purposes of the present invention, the term "film-forming agent" is a homopolymer or copolymer in which the individual polymer chains are physically cross-linked and which has viscoelastic properties.
Для целей настоящего изобретения, термин "(мет)акриловая кислота" представляет собой метакриловую кислоту и/или акриловую кислоту, в то время как "(мет)акрилат" представляет собой метакрилат и/или акрилат, соответственно.For the purposes of the present invention, the term "(meth)acrylic acid" represents methacrylic acid and/or acrylic acid, while "(meth)acrylate" represents methacrylate and/or acrylate, respectively.
Для целей настоящего изобретения, термин "воск" должен пониматься в качестве материала, который при температуре 20°С является пластичным, твердым до хрупкого и прочным, имеет крупнокристаллическую и мелкокристаллическую структуру, цвет от полупрозрачного до непрозрачного, но не является стекловидным, плавится без разложения при температуре выше 40°С, представляет собой подвижную жидкость (низкой вязкости) чуть выше температуры плавления, имеет сильно зависящую от температуры консистенцию и растворимость, и может полироваться под легким давлением. Если более одного из вышеупомянутых свойств не удовлетворяется, то материал не является воском, соответственно. Для целей настоящего изобретения, воск предпочтительно эмульгируют в водном растворе с помощью неионных и/или катионных веществ.For the purposes of the present invention, the term "wax" is to be understood as a material that at a temperature of 20°C is plastic, hard to brittle and durable, has a coarse and fine crystalline structure, is translucent to opaque in color, but is not glassy, melts without decomposition above 40°C, is a mobile liquid (low viscosity) just above the melting point, has a highly temperature-dependent consistency and solubility, and can be polished under light pressure. If more than one of the above properties is not satisfied, then the material is not a wax accordingly. For the purposes of the present invention, the wax is preferably emulsified in an aqueous solution using non-ionic and/or cationic substances.
Для целей настоящего изобретения, термин "неионный воск" может также, в частности, представлять собой воск, который стабилизирован неионными группами или неионными веществами, такими как поверхностно-активные вещества, более предпочтительно неионными веществами, в частности, неионными поверхностно-активными веществами, в кислой среде, так, что воск присутствует в виде восковой эмульсии.For the purposes of the present invention, the term "non-ionic wax" may also, in particular, represent a wax that is stabilized by non-ionic groups or non-ionic substances such as surfactants, more preferably non-ionic substances, in particular non-ionic surfactants, in acidic environment, so that the wax is present in the form of a wax emulsion.
Для целей настоящего изобретения, термин "катионно стабилизированный воск" представляет собой воск, который стабилизирован катионными группами или катионными веществами, такими как поверхностно-активные вещества, более предпочтительно, катионными веществами, в частности, катионными поверхностно-активными веществами, в кислой среде, так, что воск присутствует в виде восковой эмульсии.For the purposes of the present invention, the term "cationically stabilized wax" is a wax that is stabilized by cationic groups or cationic substances such as surfactants, more preferably cationic substances, in particular cationic surfactants, in an acidic environment, such that the wax is present in the form of a wax emulsion.
Для целей настоящего изобретения, термин "комбинированный конверсионный и смазочный слой", во-первых, представляет собой химически однородный слой, который сам по себе сочетает в себе свойства конверсионного слоя и смазочного слоя. Однако, он может также представлять собой покрытие, которое имеет химически неоднородные участки, то есть участки, содержащие конверсионный слой, и участки, содержащие смазочный слой, расположенные друг над другом, или рядом друг с другом.For the purposes of the present invention, the term "combined conversion and lubricant layer" firstly represents a chemically homogeneous layer that itself combines the properties of a conversion layer and a lubricant layer. However, it may also be a coating that has chemically heterogeneous regions, that is, regions containing a conversion layer and regions containing a lubricant layer, located above or adjacent to each other.
Когда выражение "в пересчете на X", где X представляет собой в каждом случае конкретное, специально указанное химическое соединение, применяют в настоящем тексте в связи с концентрациями по массе (г/л или % по массе), причем указанное имеет следующие значение: Когда применяют альтернативное химическое соединение (не X), то его следует применять в молярной концентрации, которая рассчитывается для X, в каждом случае, на основе специально указанной концентрации по массе (г/л или % по массе), с учетом его молярной массы.When the expression "in terms of X", where X represents in each case a specific, specifically designated chemical compound, is used in this text in connection with concentrations by weight (g/l or % by weight), and the specified has the following meaning: When If an alternative chemical compound (not X) is used, it should be used at a molar concentration, which is calculated for X, in each case, based on the specifically stated concentration by mass (g/l or % by mass), taking into account its molar mass.
Металлическая основа, подлежащая формовке, может, например, представлять собой полосу (также известную для специалиста в данной области как "рулон"), лист, необязательно предварительно вытянутую проволоку, бухту проволоки, фасонную деталь, имеющую сложную форму, муфту, профиль, такой как полый или сплошной профиль, трубу, круглую заготовку, шайбу, стержень, пруток, цилиндр, заготовку для формовки, заготовку или деталь-полуфабрикат. Для специалиста в данной области, заготовка для формовки представляет собой шайбу или профиль проволоки, бухты проволоки или прутка.The metal substrate to be formed may, for example, be a strip (also known to one skilled in the art as a "coil"), a sheet, optionally pre-drawn wire, a coil of wire, a molded part having a complex shape, a coupling, a profile such as hollow or solid section, pipe, round billet, washer, rod, rod, cylinder, blank for molding, blank or semi-finished part. For one skilled in the art, a forming blank is a washer or profile of wire, coil of wire or rod.
Металлическая основа, подлежащая формовке, может, в принципе, состоять из любого металлического материала. Предпочтительно, она преимущественно, то есть в количестве более 50 мол. %, состоит из металла или сплава металла, выбранного из группы, состоящей из железа, стали, алюминия, алюминиевых сплавов, copper, медных сплавов, магния, магниевых сплавов, титана и титановых сплавов. Более предпочтительно, металлическая основа, подлежащая формовке, состоит из материалов на основе железа, таких как сталь, легированные стали или нержавеющие стали.The metal base to be formed can, in principle, consist of any metal material. Preferably, it is predominantly, that is, in an amount of more than 50 mol. %, consists of a metal or metal alloy selected from the group consisting of iron, steel, aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, magnesium, magnesium alloys, titanium and titanium alloys. More preferably, the metal base to be formed consists of iron-based materials such as steel, alloy steels or stainless steels.
На стадии 1, которую предпочтительно осуществляют в способе в соответствии с изобретением, металлическую основу сначала механически или химически очищают. Химическое очищение предпочтительно осуществляют посредством погружения в щелочную ванну для очищения на водной основе на протяжении от 10 до 30 минут, при температуре от 70 до 90°С, в то время как механическое очищение предпочтительно осуществляют с помощью сухого или влажного удаления окалины или струйной очистки от частиц.In step 1, which is preferably carried out in the method according to the invention, the metal substrate is first mechanically or chemically cleaned. Chemical cleaning is preferably carried out by immersion in a water-based alkaline cleaning bath for 10 to 30 minutes, at a temperature of 70 to 90°C, while mechanical cleaning is preferably carried out by dry or wet descaling or blast cleaning. particles.
После этого металлическую основу споласкивают. Споласкивание предпочтительно осуществляют деионизированной водой или водопроводной водой.After this, the metal base is rinsed. Rinsing is preferably done with deionized water or tap water.
На стадии 2, которую также предпочтительно осуществляют, металлическую основу затем протравливают. Травление предпочтительно осуществляют посредством погружения в кислую ванну для травления на водной основе на протяжении от нескольких секунд до 30 минут при температуре примерно до 70°С. Травление обычно осуществляют в, необязательно ингибированной, соляной кислоте, серной кислоте или фосфорной кислоте. Оно может осуществляться в ванне, а также в каскаде ванн.In step 2, which is also preferably carried out, the metal base is then etched. Etching is preferably carried out by immersion in an acidic water-based etching bath for a few seconds to 30 minutes at temperatures up to about 70°C. The etching is usually carried out in, optionally inhibited, hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid. It can be carried out in a bath, as well as in a cascade of baths.
Затем металлическую основу споласкивают. Споласкивание в данном случае предпочтительно осуществляют деионизированной водой или водопроводной водой.Then the metal base is rinsed. Rinsing in this case is preferably carried out with deionized water or tap water.
В качестве компонента а), химически активное смазывающее вещество на стадии 3 способа к соответствии с изобретением предпочтительно содержит от 2 до 500 г/л, особенно предпочтительно от 5 до 100 и очень особенно предпочтительно от 10 до 50 г/л щавелевой кислоты, в каждом случае в пересчете на дигидрат щавелевой кислоты.As component a), the reactive lubricant in step 3 of the method according to the invention preferably contains from 2 to 500 g/l, particularly preferably from 5 to 100 and very particularly preferably from 10 to 50 g/l oxalic acid, each case in terms of oxalic acid dihydrate.
Щавелевую кислоту предпочтительно добавляют к химически активному смазывающему веществу в виде дигидрата щавелевой кислоты, который является дешевле и менее гигроскопичен.Oxalic acid is preferably added to the reactive lubricant in the form of oxalic acid dihydrate, which is cheaper and less hygroscopic.
Химически активное смазывающее вещество на стадии 3 содержит по меньшей мере одну ускоряющую добавку, содержащую нитрогуанидин и/или по меньшей мере один источник железа(III) в качестве компонента б). В данном случае, содержание нитрогуанидина предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 20 г/л, особенно предпочтительно от 0,5 до 10 г/л и очень особенно предпочтительно от 1,0 до 5 г/л, в то время как содержание железа(III) предпочтительно находится в диапазоне от 0,0004 до 2 г/л, особенно предпочтительно от 0,04 до 2 г/л, и очень особенно предпочтительно от 0,4 до 2 г/л, в пересчете на нитрат железа(III).The reactive lubricant in step 3 contains at least one accelerating additive containing nitroguanidine and/or at least one source of iron(III) as component b). In this case, the nitroguanidine content is preferably in the range of 0.01 to 20 g/L, particularly preferably 0.5 to 10 g/L, and very particularly preferably 1.0 to 5 g/L, while the content iron(III) is preferably in the range of 0.0004 to 2 g/L, particularly preferably 0.04 to 2 g/L, and very particularly preferably 0.4 to 2 g/L, based on ferric nitrate( III).
В предпочтительном варианте осуществления, химически активное смазывающее вещество, следовательно, содержитIn a preferred embodiment, the reactive lubricant therefore contains
а) от 2 до 500 г/л, предпочтительно от 10 до 50 г/л, щавелевой кислоты, в каждом случае в пересчете на дигидрат щавелевой кислоты, иa) from 2 to 500 g/l, preferably from 10 to 50 g/l, oxalic acid, in each case calculated as oxalic acid dihydrate, and
б) от 0,01 до 20 г/л, предпочтительно от 1,0 до 5 г/л, нитрогуанидина и/или от 0,0004 до 2 г/л, предпочтительно от 0,4 до 2 г/л железа(III), в пересчете на нитрат железа(III), плюс компонент в).b) from 0.01 to 20 g/l, preferably from 1.0 to 5 g/l, nitroguanidine and/or from 0.0004 to 2 g/l, preferably from 0.4 to 2 g/l iron(III ), in terms of iron(III) nitrate, plus component c).
Химически активное смазывающее вещество предпочтительно содержит по меньшей мере одну ускоряющую добавку, содержащую по меньшей мере один источник железа(III) в качестве компонента б). Присутствие источника железа(III) имеет то преимущество, что при этом образуются относительно мелкозернистые слои, то есть слои, имеющие относительно небольшие кристаллы (диаметр: примерно 3-5 мкм), при этом образование слоя происходит более быстро, таким образом, требуется более короткое время подачи газа (меньше газовыделения, меньше потерь материала и химических веществ). При этом особенно подходящим источником железа(III) является нитрат железа(III) благодаря его особенно хорошей растворимости, его доступности и его хорошему ускоряющему эффекту.The reactive lubricant preferably contains at least one accelerating additive containing at least one source of iron(III) as component b). The presence of an iron(III) source has the advantage that it produces relatively fine-grained layers, that is, layers having relatively small crystals (diameter: approximately 3-5 µm), and the formation of the layer occurs more quickly, thus requiring a shorter period of time. gas supply time (less gas emission, less loss of material and chemicals). A particularly suitable source of iron(III) is iron(III) nitrate due to its particularly good solubility, its availability and its good accelerating effect.
Когда компонент в) химически активного смазывающего вещества на стадии 3 содержит по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, стирола, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиуретанов, полиамидов, полиэтилениминов, полиаминов и их солей, то общее содержание указанных пленкообразующих веществ в химически активном смазывающем веществе предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 100 г/л, особенно предпочтительно от 0,5 до 30 г/л, и очень особенно предпочтительно от 1 до 20 г/л.When component c) of the reactive lubricant in step 3 contains at least one film-forming substance selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone , vinylcaprolactam, vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyurethanes, polyamides, polyethylenimines, polyamines and their salts, then the total content of these film-forming substances in the reactive lubricant is preferably in the range from 0.01 to 100 g/ l, particularly preferably from 0.5 to 30 g/l, and very particularly preferably from 1 to 20 g/l.
Когда компонент в) содержит по меньшей мере один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков, то общее содержание указанных восков в химически активном смазывающем веществе предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 300 г/л, особенно предпочтительно от 0,1 до 150 г/л, и очень особенно предпочтительно от 5 до 70 г/л.When component c) contains at least one wax selected from the group consisting of non-ionic waxes and cationically stabilized waxes, the total content of said waxes in the reactive lubricant is preferably in the range from 0.1 to 300 g/l, particularly preferably from 0.1 to 150 g/l, and very particularly preferably from 5 to 70 g/l.
Когда компонент в) содержит по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло, то общее содержание эмульгированного смазочного масла предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 50% по массе, особенно предпочтительно от 10 до 40% по массе, и очень особенно предпочтительно от 20 до 30% по массе, в пересчете на чистое масло и исходя из общего количества химически активного смазывающего вещества.When component c) contains at least one emulsified lubricating oil, the total content of emulsified lubricating oil is preferably in the range of 1 to 50% by weight, particularly preferably 10 to 40% by weight, and very particularly preferably 20 to 30% by weight, based on pure oil and based on the total amount of chemically active lubricant.
В первом предпочтительном варианте осуществления, компонент в) химически активного смазывающего вещества на стадии 3 содержит по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, стирола, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиуретанов, полиамидов, полиэтилениминов, полиаминов и их солей. Присутствие описанного выше пленкообразующего вещества имеет то преимущество, что полученная пленка смазки закрепляется на основе и, таким образом, имеет большую прочность и стабильность. Кроме того, при этом получают более однородный слой.In a first preferred embodiment, component c) of the reactive lubricant in step 3 contains at least one film-forming substance selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam, vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyurethanes, polyamides, polyethylenimines, polyamines and their salts. The presence of the film-forming agent described above has the advantage that the resulting film of lubricant is fixed to the substrate and thus has greater strength and stability. In addition, this results in a more uniform layer.
В первом особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере только одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиэтилениминов, полиаминов и их солей, в частности, состоит при этом из гомополимеров и сополимеров винилпирролидона, и не содержит какого-либо другого пленкообразующего вещества. Вышеупомянутые пленкообразующие вещества, в частности, гомополимеры и сополимеров винилпирролидона, имеют то преимущество, что они являются особенно кислотоустойчивыми, что приводит к получению на стадии 3 кислого, химически активного смазывающего вещества на водной основе, которое имеет особенно низкую склонность к фазовому разделению, а также к протонированию и дестабилизации при температурах, которые обычно имеют место во время процессов холодной формовки, даже при очень низком рН в диапазоне от 0,15 до 1,5 и высоком содержании соли, когда содержится по меньшей мере только одно из указанных пленкообразующих веществ. Среднемассовая молекулярная масса по меньшей мере одного пленкообразующего вещества, в частности, в случае поливинилпирролидона (например, доступного как Sokalan® K 17Р, компания BASF, Германия), более предпочтительно находится в диапазоне от 1000 до 700000 г/моль, особенно предпочтительно от 3000 до 300000 г/моль, и очень особенно предпочтительно от 4000 до 47500 г/моль.In a first particularly preferred embodiment, component c) contains at least only one film-forming substance selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam , vinyl acetate, vinyl imidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyethylenimines, polyamines and their salts, in particular, consists of homopolymers and copolymers of vinylpyrrolidone, and does not contain any other film-forming substance. The above-mentioned film-forming substances, in particular homopolymers and copolymers of vinylpyrrolidone, have the advantage that they are particularly acid-resistant, which results in the production in step 3 of an acidic, reactive water-based lubricant which has a particularly low tendency to phase separation, as well as to protonation and destabilization at temperatures that typically occur during cold forming processes, even at very low pH in the range of 0.15 to 1.5 and high salt content, when at least only one of these film-forming substances is present. The weight average molecular weight of the at least one film-forming substance, in particular in the case of polyvinylpyrrolidone (for example, available as Sokalan® K 17P, BASF, Germany), is more preferably in the range from 1000 to 700,000 g/mol, especially preferably from 3000 to 300,000 g/mol, and very particularly preferably from 4000 to 47,500 g/mol.
Во втором особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из сополимеров полиэтилена и полипропилена, гомополимеров полиэтилена и полипропилена, в частности, гомополимеров полиэтилена, а также сополимеров виниламина и винилформамида. Сополимеры виниламина и винилформамида, например, доступные как Lupamin® 9030 (компания BASF, Германия), являются очень особенно преимущественными в данном случае.In a second particularly preferred embodiment, component c) contains at least one film-forming substance selected from the group consisting of copolymers of polyethylene and polypropylene, homopolymers of polyethylene and polypropylene, in particular homopolymers of polyethylene, and copolymers of vinylamine and vinylformamide. Copolymers of vinylamine and vinylformamide, for example available as Lupamin® 9030 (BASF, Germany), are very particularly advantageous in this case.
Во втором предпочтительном варианте осуществления, компонент в) химически активного смазывающего вещества на стадии 3 содержит по меньшей мере один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков. Присутствие описанного выше воска имеет то преимущество, что он образует пленку смазочного вещества только в расплавленном состоянии, то есть во время формовки. В данном случае, предпочтение отдают неионным воскам, которые в каждом случае стабилизированы по меньшей мере одним неионным поверхностно-активным веществом в кислой среде, в то время как катионно стабилизированные воски, которые в каждом случае стабилизированы по меньшей мере одним катионным поверхностно-активным веществом в кислой среде, являютсяIn a second preferred embodiment, component c) of the reactive lubricant in step 3 contains at least one wax selected from the group consisting of nonionic waxes and cationically stabilized waxes. The presence of the wax described above has the advantage that it only forms a film of lubricant in the molten state, that is, during molding. In this case, preference is given to nonionic waxes, which in each case are stabilized by at least one nonionic surfactant in an acidic environment, while cationically stabilized waxes, which in each case are stabilized by at least one cationic surfactant in acidic environment are
предпочтительными. Следовательно, химически активное смазывающее вещество на стадии 3 предпочтительно содержит по меньшей мере одно неионное или катионное поверхностно-активное вещество. Указанное также применяется к следующим далее особенно предпочтительным вариантам осуществления.preferred. Therefore, the reactive lubricant in step 3 preferably contains at least one nonionic or cationic surfactant. The above also applies to the following particularly preferred embodiments.
В первом особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере только один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков, в частности, состоящей из катионно стабилизированных восков, и при этом не содержит какого-либо другого воска. Вышеупомянутые воски, в частности, катионно стабилизированные воски, имеют то преимущество, что они являются особенно кислотоустойчивыми, что приводит к получению на стадии 3 кислого химически активного смазывающего вещества на водной основе, которое имеет особенно низкую склонность к фазовому разделению, а также к протонированию и дестабилизации, при температурах, которые обычно имеют место во время процессов холодной формовки, даже при очень низком рН в диапазоне от 0,15 до 1,5 и высоком содержании соли, когда содержится по меньшей мере только один из указанных восков. Водные дисперсии полипропиленовых восков (например, Aquacer 1041, компания BYK, Германия) и/или (компания Emulsions-Chemie GmbH, Германия), а также монтан-воски (например, Licowax KST, компания Clariant, Германия) являются особенно предпочтительными в данном случае.In a first particularly preferred embodiment, component c) contains at least only one wax selected from the group consisting of non-ionic waxes and cationically stabilized waxes, in particular consisting of cationically stabilized waxes, and does not contain any other wax . The above-mentioned waxes, in particular cationically stabilized waxes, have the advantage that they are particularly acid-resistant, which results in the production in step 3 of an acidic, water-based reactive lubricant which has a particularly low tendency to phase separation and also to protonation and destabilization, at temperatures that typically occur during cold forming processes, even at very low pH in the range of 0.15 to 1.5 and high salt content, when at least only one of these waxes is contained. Aqueous dispersions of polypropylene waxes (for example, Aquacer 1041, BYK, Germany) and/or (company Emulsions-Chemie GmbH, Germany) as well as montan waxes (eg Licowax KST, Clariant, Germany) are particularly preferred in this case.
Во втором особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере один неионный воск, который предпочтительно выбирают из группы, состоящей из неионных пчелиных восков, неионных полиэтиленовых восков, неионных HDPE-восков и монтан-восков, и особенно предпочтительно выбирают из группы, состоящей из неионных пчелиных восков (например, Aquacer 561, компания BYK, Германия), неионных полиэтиленовых восков и неионных HDPE-восков (например, Aquacer 517, компания BYK, Германия). Здесь, "HDPE" означает полиэтилен высокой плотности (High Density Polyethylene), который, вследствие относительно неразветвленных полимерных цепей, имеет высокую плотность, предпочтительно в диапазоне от 0,94 до 0,97 г/см3.In a second particularly preferred embodiment, component c) contains at least one nonionic wax, which is preferably selected from the group consisting of nonionic beeswaxes, nonionic polyethylene waxes, nonionic HDPE waxes and Montan waxes, and is particularly preferably selected from the group consisting of nonionic beeswaxes (for example, Aquacer 561, BYK, Germany), nonionic polyethylene waxes and nonionic HDPE waxes (for example, Aquacer 517, BYK, Germany). Here, "HDPE" means high density polyethylene ( High Density Polyethylene ) which, due to its relatively straight polymer chains, has a high density, preferably in the range of 0.94 to 0.97 g/cm 3 .
По меньшей мере один воск предпочтительно включает по меньшей мере три, более предпочтительно по меньшей мере 5, восков, имеющих разные температуры плавления. В результате, вследствие охвата большего диапазона температур плавления, предпочтительно составляющего по меньшей мере 50°С, более предпочтительно по меньшей мере 65°С, в каждом случае, воски плавятся и имеют смазывающую способность при разных температурах формовки, в результате чего оптимизирована смазывающая способность в условиях различных требований к процессу формовки. Как правило, высокое механическое напряжение во время формовки приводит именно к более высокой температуре, в то время как низкое механическое напряжение сопровождается более низкой температурой. Кроме того, на детали, подлежащей формовке, также локально могут иметь место разные механические напряжения и, таким образом, разные температуры.The at least one wax preferably includes at least three, more preferably at least 5, waxes having different melting points. As a result, by covering a larger melting point range, preferably at least 50°C, more preferably at least 65°C, in each case, the waxes melt and have lubricity at different molding temperatures, resulting in optimized lubricity in conditions of different requirements for the molding process. Generally, high mechanical stress during forming results in a higher temperature, while low mechanical stress results in a lower temperature. In addition, different mechanical stresses and thus different temperatures can also occur locally on the part to be molded.
В третьем предпочтительном варианте осуществления, компонент в) химически активного смазывающего вещества на стадии 3 содержит по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, стирола, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиуретанов, полиамидов, полиэтилениминов, полиаминов и их солей, а также по меньшей мере один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков. Таким образом, получают слои, которые являются однородными и очень хорошо пристают, а также имеют оптимальную смазывающую способность. В данном случае, предпочтение отдают неионным воскам, которые в каждом случае стабилизированы по меньшей мере одним неионным поверхностно-активным веществом в кислой среде, в то время как предпочтение отдают катионно стабилизированным воскам, которые в каждом случае стабилизированы по меньшей мере одним катионным поверхностно-активным веществом в кислой среде. Следовательно, химически активное смазывающее вещество на стадии 3 предпочтительно содержит по меньшей мере одно неионное или катионное поверхностно-активное вещество. Указанное также применяется к особенно предпочтительным вариантам осуществления, приведенным ниже.In a third preferred embodiment, component c) of the reactive lubricant in step 3 contains at least one film-forming substance selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam, vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyurethanes, polyamides, polyethylenimines, polyamines and their salts, as well as at least one wax selected from the group consisting of nonionic waxes and cationic stabilized waxes. In this way, layers are obtained that are homogeneous and adhere very well and also have optimal lubricity. In this case, preference is given to nonionic waxes, which in each case are stabilized by at least one nonionic surfactant in an acidic environment, while preference is given to cationically stabilized waxes, which in each case are stabilized by at least one cationic surfactant substance in an acidic environment. Therefore, the reactive lubricant in step 3 preferably contains at least one nonionic or cationic surfactant. The same also applies to the particularly preferred embodiments below.
В первом особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере только одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей и полиэтилениминов, полиаминов и их солей, в частности, из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров винилпирролидона, а также по меньшей мере только один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков, в частности, из группы, состоящей из катионно стабилизированных восков, но при этом не содержит какого-либо другого пленкообразующего вещества и не содержит каких-либо других восков. Вышеупомянутые пленкообразующие вещества и воски имеют то преимущество, что они являются особенно кислотоустойчивыми, что приводит к получению на стадии 3 кислого, химически активного смазывающего вещества на водной основе, которое имеет особенно низкую склонность к фазовому разделению и протонированию, а также к дестабилизации, при температурах, которые обычно имеют место во время процессов холодной формовки, даже при очень низком рН в диапазоне от 0,15 до 1,5 и высоком содержании соли, когда содержатся только указанные пленкообразующие вещества и воски. Описанное выше объединение по меньшей мере трех, предпочтительно по меньшей мере пяти, восков, имеющих разные температуры плавления, также было выявлено преимущественным в данном случае.In a first particularly preferred embodiment, component c) contains at least only one film-forming substance selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam , vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts and polyethylenimines, polyamines and their salts, in particular from the group consisting of homopolymers and copolymers of vinylpyrrolidone, as well as at least one wax selected from the group consisting of non-ionic waxes and cationically stabilized waxes, in particular from the group consisting of cationically stabilized waxes, but does not contain any other film-forming substance and does not contain any other waxes. The above-mentioned film-forming agents and waxes have the advantage that they are particularly acid-resistant, which results in step 3 of an acidic, reactive water-based lubricant which has a particularly low tendency to phase separation and protonation, as well as destabilization, at temperatures which typically occur during cold forming processes, even at very low pH in the range of 0.15 to 1.5 and high salt content, when only the specified film-forming agents and waxes are contained. The above-described combination of at least three, preferably at least five, waxes having different melting points has also been found to be advantageous in this case.
Во втором особенно предпочтительном варианте осуществления, компонент в) содержит по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, выбранное из группы, состоящей из сополимеров полиэтилена и полипропилена, гомополимеров полиэтилена и полипропилена, в частности, гомополимеров полиэтилена, и сополимеров виниламина и винилформамида, предпочтительно из группы, состоящей из сополимеров виниламина и винилформамида, а также по меньшей мере один воск, выбранный из группы, состоящей из неионных пчелиных восков, неионных полиэтиленовых восков и неионных HDPE-восков. Описанное выше объединение по меньшей мере трех, предпочтительно по меньшей мере пяти восков, имеющих разные температуры плавления, также было выявлено преимущественным в данном случае.In a second particularly preferred embodiment, component c) contains at least one film-forming substance selected from the group consisting of copolymers of polyethylene and polypropylene, homopolymers of polyethylene and polypropylene, in particular homopolymers of polyethylene, and copolymers of vinylamine and vinylformamide, preferably from the group consisting of copolymers of vinylamine and vinylformamide, and at least one wax selected from the group consisting of nonionic beeswaxes, nonionic polyethylene waxes and nonionic HDPE waxes. The above-described combination of at least three, preferably at least five, waxes having different melting points has also been found to be advantageous in this case.
В четвертом предпочтительном варианте осуществления, компонент в) химически активного смазывающего вещества на стадии 3 содержит по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло.In a fourth preferred embodiment, component c) of the reactive lubricant in step 3 contains at least one emulsified lubricating oil.
По меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло предпочтительно выбирают из группы, состоящей из синтетических масел, минеральных масел и растительных масел, более предпочтительно от among синтетических масел и минеральных масел. Одним из подходящих минеральных масел, например, является Shell Gravex 913 (компания Shell, Нидерланды).The at least one emulsified lubricating oil is preferably selected from the group consisting of synthetic oils, mineral oils and vegetable oils, more preferably from among synthetic oils and mineral oils. One suitable mineral oil is, for example, Shell Gravex 913 (Shell, Netherlands).
По меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло предпочтительно имеет вязкость, находящуюся в диапазоне от 20 до 1000 мПа⋅с, в частности, от 50 до 800 мПа⋅с, и особенно предпочтительно от 100 до 600 мПа⋅с. Вязкость в вышеупомянутых диапазонах имеют, например, нафтеновые-алифатические базовые масла.The at least one emulsified lubricating oil preferably has a viscosity ranging from 20 to 1000 mPa⋅s, in particular from 50 to 800 mPa⋅s, and particularly preferably from 100 to 600 mPa⋅s. For example, naphthenic aliphatic base oils have viscosities in the above ranges.
Особенно подходящими эмульгирующими веществами для эмульгирования по меньшей мере одного смазочного масла являются неионные поверхностно-активные вещества, более предпочтительно алкоксилаты жирных спиртов и очень особенно предпочтительно этоксилаты жирных спиртов, такие как ZOSOLAT 1008/85 (Chemetall, Германия). Общее содержание эмульгирующего вещества предпочтительно находится в диапазоне 0,01-10% по массе, особенно предпочтительно от 0,1 до 8% по массе, и очень особенно предпочтительно от 1 до 5% по массе.Particularly suitable emulsifying agents for emulsifying at least one lubricating oil are nonionic surfactants, more preferably fatty alcohol alkoxylates and very particularly preferably fatty alcohol ethoxylates, such as ZOSOLAT 1008/85 (Chemetall, Germany). The total emulsifying agent content is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1 to 8% by weight, and very particularly preferably 1 to 5% by weight.
Химически активное смазывающее вещество на стадии 3 способа в соответствии с изобретением может содержать по меньшей мере один загуститель г), по меньшей мере одну противовспенивающую присадку д), по меньшей мере один пигмент е), по меньшей мере одно кислотоустойчивое поверхностно-активное вещество ж) и/или по меньшей мере один ингибитор коррозии з), в дополнение к компонентам а), б) и в), что является преимущественным в определенных областях применения.The reactive lubricant in step 3 of the method according to the invention may contain at least one thickener d), at least one antifoam additive e), at least one pigment f), at least one acid-resistant surfactant g) and/or at least one corrosion inhibitor h), in addition to components a), b) and c), which is advantageous in certain applications.
Особенно преимущественные загустители г) представляют собой загустители на основе полисахарида, полисилоксана, поливиниламида, то есть полиакриламид или полиэтиленгликоль. Общее содержание загустителей г) предпочтительно находится в диапазоне до 100 г/л, более предпочтительно до 10 г/л.Particularly advantageous thickeners d) are thickeners based on polysaccharide, polysiloxane, polyvinylamide, that is, polyacrylamide or polyethylene glycol. The total content of thickeners d) is preferably in the range of up to 100 g/l, more preferably up to 10 g/l.
Особенно предпочтительными противовспенивающими присадками д) являются противовспенивающие присадки на основе полимеров, противовспенивающие присадки, не содержащие силикона, такие как BYK-1711 (компания BYK, Германия) или противовспенивающие присадки на основе 3D-силикона, такие как Foam Ban MS-550 (компания Munzing, Германия). Общее содержание противовспенивающих присадок д) предпочтительно находится в диапазоне до 25 г/л, более предпочтительно до 10 г/л. Коррозионное воздействие на металлическую основу приводит к выделению газов, что, особенно в присутствии по меньшей мере одного кислотоустойчивого поверхностно-активного вещества ж), может приводят к появлению устойчивой пены, которая оседает на основе, но это может уменьшаться или даже предотвращаться посредством применения противовспенивающей присадки.Particularly preferred antifoam agents e) are polymer-based antifoam agents, silicone-free antifoam agents such as BYK-1711 (BYK, Germany) or 3D silicone-based antifoam agents such as Foam Ban MS-550 (Munzing , Germany). The total content of antifoam additives e) is preferably in the range of up to 25 g/l, more preferably up to 10 g/l. Corrosive action on the metal substrate results in the evolution of gases which, especially in the presence of at least one acid-resistant surfactant (g), may result in persistent foam that settles on the substrate, but this can be reduced or even prevented by the use of an antifoam additive .
Особенно преимущественные пигменты е) представляют собой гексагональный нитрид бора, графит и сульфид молибдена. Это особенно эффективно облегчает процесс холодной формовки. Общее содержание пигментов) предпочтительно находится в диапазоне до 500 г/л, более предпочтительно до 50 г/л.Particularly advantageous pigments e) are hexagonal boron nitride, graphite and molybdenum sulfide. This facilitates the cold forming process particularly effectively. The total pigment content) is preferably in the range of up to 500 g/l, more preferably up to 50 g/l.
Особенно преимущественные кислотоустойчивые поверхностно-активные вещества ж) представляют собой алкоксилаты жирных спиртов, и очень особенно предпочтительно этоксилаты жирных спиртов, такие как ZOSOLAT 1008/85 (компания Chemetall, Германия). Общее содержание кислотоустойчивых поверхностно-активных веществ ж) предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 10% по массе, особенно предпочтительно от 0,1 до 8% по массе, и очень особенно предпочтительно от 1 до 5% по массе.Particularly advantageous acid-stable surfactants g) are fatty alcohol alkoxylates, and very particularly preferably fatty alcohol ethoxylates such as ZOSOLAT 1008/85 (Chemetall, Germany). The total content of acid-resistant surfactants g) is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1 to 8% by weight, and very particularly preferably 1 to 5% by weight.
Присутствие эмульгированного смазочного масла в комбинации с ингибитором коррозии имеет то преимущество, что устойчивость металлической основы к коррозии значительно повышается, в результате чего фасонная деталь может храниться на протяжении более длительного времени, соответственно.The presence of an emulsified lubricating oil in combination with a corrosion inhibitor has the advantage that the resistance of the metal base to corrosion is significantly increased, as a result of which the shaped part can be stored for a longer period of time.
Особенно преимущественные ингибиторы коррозии з) представляют собой нонилфеноксиуксусную кислоту (Irgacor® NPA, компания BASF, Германия), сложные моноэфиры янтарной кислоты (Irgacor L 12, компания BASF, Германия) и производные имидазолина (Amine О, компания BASF, Германия). Общее содержание ингибиторов коррозии з) предпочтительно находится в диапазоне до 10% по массе, более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 5% по массе, особенно предпочтительно от 0,1 до 3% по массе.Particularly advantageous corrosion inhibitors h) are nonylphenoxyacetic acid (Irgacor ® NPA, BASF, Germany), succinic acid monoesters (Irgacor L 12, BASF, Germany) and imidazoline derivatives (Amine O, BASF, Germany). The total content of corrosion inhibitors h) is preferably in the range of up to 10% by weight, more preferably in the range of 0.1 to 5% by weight, particularly preferably from 0.1 to 3% by weight.
Значение рН химически активного смазывающего вещества на стадии 3 предпочтительно составляет менее 2,0, более предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 до 1,5. Указанное имеет то преимущество, что увеличивается коррозионное воздействие и, таким образом, образование слоя. При контакте с металлической основой, температура химически активного смазывающего вещества предпочтительно находится в диапазоне от 60 до 95°С, особенно предпочтительно в диапазоне от 75 до 90°С, и очень особенно предпочтительно в диапазоне от 80 до 85°С.The pH value of the reactive lubricant in step 3 is preferably less than 2.0, more preferably in the range of 0.15 to 1.5. This has the advantage that the corrosive action and thus the formation of the layer is increased. Upon contact with the metal substrate, the temperature of the reactive lubricant is preferably in the range of 60 to 95°C, particularly preferably in the range of 75 to 90°C, and very particularly preferably in the range of 80 to 85°C.
Если температуру выбирают в упомянутых выше диапазонах, в частности, в очень особенно предпочтительном диапазоне, то получают комбинированные конверсионные и смазочные слои, которые являются особенно однородными и имеют отличную адгезию.If the temperature is chosen in the ranges mentioned above, in particular in the very particularly preferred range, then combined conversion and lubricant layers are obtained which are particularly homogeneous and have excellent adhesion.
Была выявлено, что химически активное смазывающее вещество, которое применяют на стадии 3, является особенно устойчивым к нагреву. Таким образом, смазывающее вещество остается однородным, то есть агломерация и осаждение в) по меньшей мере одного пленкообразующего вещества, по меньшей мере одного воска и/или по меньшей мере одного эмульгированного смазочного масла не происходит, даже по истечении нескольких часов или даже дней при температуре, составляющей 85°С.The reactive lubricant used in step 3 has been found to be particularly resistant to heat. In this way, the lubricant remains homogeneous, that is, agglomeration and precipitation c) of at least one film-forming substance, at least one wax and/or at least one emulsified lubricating oil does not occur, even after several hours or even days at temperature , which is 85°C.
Приведение в контакт металлической основы с химически активным смазывающим вещество предпочтительно выполняют посредством погружения основы в смазывающее вещество или посредством наливания смазывающего вещества на основу. Время контакта, то есть время обработки, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 40 минут, особенно предпочтительно от 5 до 30 минут, и очень особенно предпочтительно от 8 до 20 минут.Contacting the metal substrate with the reactive lubricant is preferably accomplished by immersing the substrate in the lubricant or by pouring the lubricant onto the substrate. The contact time, that is, the treatment time, is preferably in the range of 1 to 40 minutes, particularly preferably 5 to 30 minutes, and very particularly preferably 8 to 20 minutes.
Любой шлам, образующийся в ванне для обработки погружением, может, как в случае фосфатирующей ванны, удаляться простой фильтрацией при восстановлении ванны.Any sludge formed in the dip treatment bath can, as in the case of a phosphating bath, be removed by simple filtration when the bath is reconditioned.
Является предпочтительным, чтобы фосфатный слой не осаждался на металлическую основу в результате приведение в контакт металлической основы с химически активным смазывающим веществом на стадии 3, так как в случае последующей термической обработки соответствующих требующих осторожного обращения деталей, например закалки и отпуска винтов, происходит вызванное фосфором образование дельта-феррита, и это может негативно повлиять на свойства материалов. Следовательно, химически активное смазывающее вещество предпочтительно по сути не содержит фосфата, то есть фосфат к нему не добавляют.It is preferable that the phosphate layer is not deposited on the metal substrate as a result of contacting the metal substrate with the reactive lubricant in step 3, since phosphorus-induced formation occurs in the event of subsequent heat treatment of the associated sensitive parts, such as quenching and tempering of screws. delta ferrite, and this may adversely affect the properties of materials. Therefore, the reactive lubricant is preferably essentially free of phosphate, that is, no phosphate is added to it.
После стадии 3 способа к соответствии с изобретением, металлическую основу не нужно споласкивать, поскольку в противном случае существует риск смывания по меньшей мере одного пленкообразующего вещества, по меньшей мере одного воска и/или по меньшей мере одного эмульгированного смазочного масла, которое или которые применяли на стадии 3.After step 3 of the method according to the invention, the metal base does not need to be rinsed, since otherwise there is a risk of washing off at least one film-forming agent, at least one wax and/or at least one emulsified lubricating oil that was or were used on stage 3.
И наконец, металлическая основа может подвергаться сушке на необязательной стадии 4, перед тем, как ее подвергают процессу холодной формовки. Как правило, сушка может быть необходимой в случае смазывающих веществ на водной основе, с тем, чтобы избежать появления водных остатков, когда подлежащие формовке обработанные изделия, например, бухты проволоки, хорошо уплотнены. В данном случае, специалист в данной области будет иметь в виду "сушку в форсированном режиме". На стадии 4, сушку предпочтительно осуществляют с использованием воздуха при температуре от 100 до 280°С, в результате чего получают более быстрое и более равномерное высыхание смазочного слоя и минимизацию остатков воды. На стадии 4, сушка означает сушку с помощью вспомогательных средств, таких как горячий воздух или камера для сушки, а не сушку металлической основы, которая может все еще быть горячей/теплой после стадии 3, на воздухе.Finally, the metal base may be dried in an optional step 4 before it is subjected to the cold forming process. In general, drying may be necessary in the case of water-based lubricants in order to avoid the occurrence of aqueous residues when the processed products to be formed, such as wire coils, are well compacted. In this case, one skilled in the art will refer to "boost drying." In step 4, drying is preferably carried out using air at a temperature of from 100 to 280°C, resulting in faster and more uniform drying of the lubricant layer and minimization of water residues. In stage 4, drying means drying with aids such as hot air or a drying chamber, rather than air drying the metal substrate, which may still be hot/warm after stage 3.
Способ к соответствии с изобретением в принципе подходит для всех возможных процессов холодной формовки, в частности, дляThe method according to the invention is in principle suitable for all possible cold forming processes, in particular for
- вытяжки (формовка растяжением), например, сварных или бесшовных труб, полых профилей, сплошных профилей, проволоки или стержней, например, при волочении проволоки или волочении труб,- drawings (stretch forming), for example, welded or seamless pipes, hollow sections, solid sections, wires or rods, for example in wire drawing or pipe drawing,
- обкатки на оправке,- running in on a mandrel,
- оковки (формовка до конечных размеров) и/или глубокой вытяжки, например полос или листов, для получения специальных фасонных изделий глубокой вытяжки, или полых изделий для получения более сильно деформированных полых изделий,- forging (forming to final dimensions) and/or deep drawing, for example strips or sheets, to obtain special deep-drawing shaped products, or hollow products to obtain more highly deformed hollow products,
- накатывания резьбы и/или профилирования резьбы, например, для заготовок гаек или болтов,- thread rolling and/or thread profiling, for example for nut or bolt blanks,
- прессования, такого как холодное литье под давлением (формовка под давлением), например, полых изделий, сплошных изделий,- pressing, such as cold injection molding (injection molding), e.g. hollow products, solid products,
- экструзии и- extrusion and
- ковки с холодной высадкой, например, профилей из проволоки для формовки соединительных элементов, таких как заготовки гаек или болтов.- cold heading forgings, for example wire profiles for forming connecting elements such as nut or bolt blanks.
После формовки, металлические основы, обработанные способом в соответствии с изобретением, могут легко очищаться, то есть комбинированные конверсионные и смазочные слои могут удаляться с помощью использования щелочных чистящих составов, кислоты или травильных растворов, что также применяется в случае фосфатирования для покрывающего полимерного смазывающего вещества.After forming, metal substrates treated with the method according to the invention can be easily cleaned, that is, the combined conversion and lubricant layers can be removed by using alkaline cleaning compositions, acids or etching solutions, which is also used in the case of phosphating for the coating polymer lubricant.
Настоящее изобретение также обеспечивает кислое, химически активное смазывающее вещество на водной основе, предназначенное для холодной формовки металлических основ, которое содержитThe present invention also provides an acidic, reactive, water-based lubricant for cold forming of metal substrates, which contains
а) щавелевую кислоту,a) oxalic acid,
б) по меньшей мере одну ускоряющую добавку, которая содержит нитрогуанидин и/или по меньшей мере один источник железа(Ш) иb) at least one accelerating additive that contains nitroguanidine and/or at least one source of iron(III) and
в) по меньшей мере одно пленкообразующее вещество, по меньшей мере один воск и/или по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло,c) at least one film-forming agent, at least one wax and/or at least one emulsified lubricating oil,
при этом по меньшей мере одно пленкообразующее вещество выбирают из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров этилена, пропилена, стирола, (мет)акриловой кислоты, (мет)акрилата, виниламина, винилформамида, винилпирролидона, винилкапролактама, винилацетата, винилимидазола и/или эпоксида и их солей, а также полиуретанов, полиамидов, полиэтилениминов, полиаминов и их солей,wherein at least one film-forming substance is selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, vinylamine, vinylformamide, vinylpyrrolidone, vinylcaprolactam, vinyl acetate, vinylimidazole and/or epoxide and their salts, as well as polyurethanes, polyamides, polyethylenimines, polyamines and their salts,
при этом по меньшей мере один воск выбирают из группы, состоящей из неионных восков и катионно стабилизированных восков иwherein at least one wax is selected from the group consisting of non-ionic waxes and cationically stabilized waxes and
при этом по меньшей мере одно эмульгированное смазочное масло выбирают из группы, состоящей из синтетических масел, минеральных масел, растительных масел и животных масел.wherein the at least one emulsified lubricating oil is selected from the group consisting of synthetic oils, mineral oils, vegetable oils and animal oils.
Предпочтительные варианты осуществления указанного химически активного смазывающего вещества в соответствии с изобретением уже были изложены выше в связи со способом к соответствии с изобретением.Preferred embodiments of said reactive lubricant according to the invention have already been described above in connection with the method according to the invention.
Настоящее изобретение также относится к концентрату, из которого можно получить химически активное смазывающее вещество в соответствии с изобретением в результате разбавления, в частности, водой, и необязательного регулирования значения рН с помощью вещества для регулирования рН.The present invention also relates to a concentrate from which the reactive lubricant according to the invention can be obtained by diluting, in particular with water, and optionally adjusting the pH value with a pH adjusting agent.
Кроме того, настоящее изобретение относится к предварительно обработанной металлической основе, которую можно получить посредством описанного выше способа в соответствии с изобретением.In addition, the present invention relates to a pre-treated metal base, which can be obtained by the above-described method in accordance with the invention.
Металлическая основа, которая может быть получена таким образом, имеет комбинированный конверсионный и смазочный слой, который имеет массу слоя, определенную посредством метода гравиметрического отделения, находящуюся в диапазоне от 0,3 до 15 г/м2, предпочтительно от 0,3 до 10 г/м2, в пересчете на смазочный слой, и в диапазоне от 0,3 до 30 г/м2, предпочтительно от 1,5 до 15 г/м2, в пересчете на разделительный/конверсионный слой.The metal base that can be produced in this manner has a combined conversion and lubricating layer which has a layer weight, determined by a gravimetric separation method, in the range of 0.3 to 15 g/m 2 , preferably 0.3 to 10 g / m2 , based on the lubricating layer, and in the range from 0.3 to 30 g/ m2 , preferably from 1.5 to 15 g/ m2 , based on the separation/conversion layer.
В настоящем исследовании неожиданно было обнаружено, что комбинированный слой можно регулировать раздельно и по отдельности. Так, более длительное время обработки на стадии 3 способа к соответствии с изобретением приводит к получению более толстого разделительного/конверсионного слоя, то есть к получению большей массы слоя в пересчете на разделительный/конверсионный слой, в то время как более высокая концентрация пленкообразующего вещества/воска/эмульгированного смазочного масла, то есть компонента в) химически активного смазывающего вещества в соответствии с изобретением, приводит к получению более толстого смазочного слоя, то есть к получению большей массы слоя в пересчете на смазочный слой. Таким образом, комбинированный конверсионный и смазочный слой может корректироваться в зависимости от соответствующих условий процесса холодной формовки.In the present study, it was unexpectedly found that the combination layer can be adjusted separately and independently. Thus, a longer processing time in step 3 of the method according to the invention results in a thicker release/conversion layer, i.e. a greater layer mass per release/conversion layer, while a higher concentration of film-forming agent/wax /emulsified lubricating oil, that is, component c) of the reactive lubricant according to the invention, leads to a thicker lubricating layer, that is, to obtaining a greater mass of the layer in terms of the lubricating layer. Thus, the combined conversion and lubricant layer can be adjusted depending on the corresponding cold forming process conditions.
В результате полученной большой массы слоя и физико-химической адгезии, комбинированные конверсионные и смазочные слои "переносят" традиционные процессы холодной формовки. Таким образом, по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 15%, особенно предпочтительно по меньшей мере 20%, и очень особенно предпочтительно по меньшей мере 23%, общей массы слоя (в пересчете на смазочный слой и в пересчете на разделительный/конверсионный слой, взятые вместе) остаются на предварительно обработанной и предварительно вытянутой высокоуглеродистой проволоке, когда указанную проволоку подвергали моделированию формовки на волочильном станке за одну операцию, которая включает общее уменьшение диаметра, составляющее по меньшей мере 40%, предпочтительно по меньшей мере 50%, и особенно предпочтительно по меньшей мере 55%, в четыре стадии. В данном случае, общее уменьшение в % рассчитывается как [(исходный диаметр: конечный диаметр) - 1] × 100. Таким образом может быть достигнута временная удовлетворительная защита от коррозии подвергшейся формовке основы.As a result of the resulting high layer mass and physical-chemical adhesion, the combined conversion and lubricant layers “transfer” traditional cold forming processes. Thus, at least 10%, preferably at least 15%, particularly preferably at least 20%, and very particularly preferably at least 23%, of the total mass of the layer (in terms of the lubricating layer and in terms of the separation/conversion layer layer taken together) remain on the pre-treated and pre-drawn high carbon wire when said wire has been subjected to a simulated forming on a drawing machine in a single operation which includes an overall diameter reduction of at least 40%, preferably at least 50%, and especially preferably at least 55%, in four stages. In this case, the total % reduction is calculated as [(initial diameter: final diameter) - 1] × 100. In this way, temporary satisfactory corrosion protection of the molded substrate can be achieved.
И наконец, настоящее изобретение обеспечивает применение предварительно обработанной металлической основы, которую можно получить посредством способа к соответствии с изобретением в процессе холодной формовки, например для получения труб, проволоки, соединительных элементов, профилей, уплотняющих деталей или деталей зубчатых передач.Finally, the present invention provides the use of a pre-processed metal base, which can be obtained by the method according to the invention in a cold forming process, for example for the production of pipes, wires, connectors, profiles, sealing parts or gear parts.
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано ниже с помощью рабочих примеров, которые не должны рассматриваться в качестве ограничивающих, и сравнительных примеров.The present invention will be illustrated below by means of working examples, which are not to be construed as limiting, and comparative examples.
ПримерыExamples
Были составлены кислые химически активные смазывающие вещества А - И, которые содержат перечисленные в Таб. 1 составляющие компоненты, вместе с водой.Acidic chemically active lubricants A - I were formulated, which contain those listed in Tab. 1 constituent components, together with water.
Каждое из химически активных смазывающих веществ А-Д нагревали при перемешивании до разных температур и поддерживали при соответствующей температуре на протяжении нескольких часов. Вплоть до температуры 85°С, смазывающие вещества оставались однородными, то есть какой-либо агломерации и осаждения содержащихся восков и пленкообразующих веществ не происходило. Иначе было в случае смазывающего вещества Г по истечении более 14 часов и в случае смазывающего вещества Д даже по истечении более 5 дней. Однако, было выявлено, что смазывающее вещество Е является чрезвычайно термически устойчивым. В этом случае, агломерация и осаждение не возникали даже при температура 95°С по истечении более 5 дней.Each of the chemically active lubricants A-D was heated with stirring to different temperatures and maintained at the appropriate temperature for several hours. Up to a temperature of 85°C, the lubricants remained homogeneous, that is, no agglomeration or precipitation of the contained waxes and film-forming substances occurred. This was different in the case of lubricant D after more than 14 hours and in the case of lubricant D even after more than 5 days. However, Lubricant E has been found to be extremely thermally stable. In this case, agglomeration and precipitation did not occur even at a temperature of 95°C after more than 5 days.
Каждую из различных стальных основ погружали в химически активные смазывающие вещества на протяжении от 8 до 10 минут при температуре от 80 до 85°С. В результате добавления противовспенивающей присадки образование пены уменьшалось значительно (смазывающие вещества Б to Е, по сравнению со смазывающими веществами А и Ж - И). После сушки теплой основы на воздухе, с помощью гравиметрического отделения, для смазывающих веществ Б и Д - И определяли массу нанесенного слоя.Each of the different steel substrates was immersed in reactive lubricants for 8 to 10 minutes at a temperature of 80 to 85°C. As a result of the addition of an antifoam additive, foam formation was significantly reduced (lubricants B to E, compared to lubricants A and G to I). After drying the warm base in air, using a gravimetric separation, the mass of the applied layer was determined for lubricants B and D - I.
Метод гравиметрического отделения осуществляют следующим образом:The gravimetric separation method is carried out as follows:
1) Рассчитывают площадь поверхности предварительно обработанной металлической основы, и последнюю взвешивают.1) The surface area of the pre-treated metal base is calculated and the latter is weighed.
2) Смазочный слой удаляют в растворителе ксилоле.2) The lubricating layer is removed in xylene solvent.
3) Металлическую основу снова взвешивают.3) The metal base is weighed again.
4) Разделительный/конверсионный слой удаляют в 10-20%-ном растворе гидроксида натрия, содержащего триэтиламин/ЭДТК.4) The separation/conversion layer is removed in a 10-20% sodium hydroxide solution containing triethylamine/EDTA.
5) Металлическую основу снова взвешивают.5) The metal base is weighed again.
Разница массы между 1) и 3), деленная на площадь поверхности, дает массу слоя в пересчете на смазочный слой, и при этом разница массы между 3) и 5), деленная на площадь поверхности, представляет собой массу слоя в пересчете на разделительный/конверсионный слой.The difference in mass between 1) and 3) divided by the surface area gives the mass of the layer in terms of the lubricant layer, and the difference in mass between 3) and 5) divided by the surface area gives the mass of the layer in terms of separation/conversion layer.
Таб. 2 и Таб. 3 демонстрируют массы слоев, которые определяли указанным образом, в пересчете на смазочный слой (SG(S)) и в пересчете на разделительный/конверсионный слой (SG(K)), в каждом случае в г/м и как средние значения, где n=3 (н.о.=не определено).Tab. 2 and Tab. 3 shows the masses of the layers that were determined in this manner, in terms of the lubricating layer (SG(S)) and in terms of the separation/conversion layer (SG(K)), in each case in g/m and as average values, where n =3 (no=not defined).
Во всех случаях, таким образом можно было подтвердить нанесение комбинированного конверсионного и смазочного слоя. Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, поверхности бухты проволоки, предварительно обработанной смазывающим веществом Д, дополнительно продемонстрировали однородный, замкнутый слой, состоящий из кристаллов оксалата.In all cases, the application of the combined conversion and lubricant layer could be confirmed in this way. Scanning electron microscope images of the surface of a coil of wire pre-treated with lubricant D further demonstrated a homogeneous, closed layer consisting of oxalate crystals.
Все комбинированные конверсионные и смазочные слои плотно пристали к поверхности основы и гарантировали хорошую временную защиту от коррозии.All combined conversion and lubricant layers adhered tightly to the substrate surface and provided good temporary corrosion protection.
Высокоуглеродистая проволока марки ST1375/1570 (компания Voestalpine, Австрия) была предварительно обработана химически активным смазывающим веществом Д, которое описано выше. Затем диаметр проволоки за четыре стадии на волочильном станке уменьшали от 10,9 мм до 7,0 мм (смотри Таб. 4). В данном случае применяли три разные скорости волочения: 20 м/с, 40 м/с и 60 м/с. При всех скоростях волочения, формовка прошла успешно. Никаких дефектов, таких как задиры, на волоченной проволоке не было. В каждом случае, измеренное было сравнимым с усилием растяжения в случае традиционных полимерных смазывающих веществ. Поверхностные температуры, которые при этом возникали, были ниже 110°С.High-carbon wire ST1375/1570 (Voestalpine, Austria) was pre-treated with a chemically active lubricant D, which is described above. Then the wire diameter was reduced in four stages on a drawing machine from 10.9 mm to 7.0 mm (see Table 4). In this case, three different drawing speeds were used: 20 m/s, 40 m/s and 60 m/s. At all drawing speeds, forming was successful. There were no defects such as burrs on the drawn wire. In each case, what was measured was comparable to the tensile force of traditional polymer lubricants. The surface temperatures that arose were below 110°C.
Массы слоев в г/м2 определяли с помощью гравиметрического отделения, которое описано выше, до и после всего процесса формовки. Полученные результаты показаны в Таб. 5 (средние значения, где n=4).The weights of the layers in g/m 2 were determined using the gravimetric separation described above, before and after the entire molding process. The results obtained are shown in Tab. 5 (average values, where n=4).
Таким образом, до формовки, общая масса слоя составляла примерно 15 г/м2, из которого после формовки все еще осталось примерно 3,5 г/м2. То есть, осталось примерно 25% слоя.Thus, before molding, the total mass of the layer was approximately 15 g/m 2 , of which approximately 3.5 g/m 2 still remained after molding. That is, approximately 25% of the layer remains.
Соответственно, хотя во время последней стадии формовки наблюдалось, что комбинированный конверсионный и смазочный слой стал заметно тонким, никакого видимого обнажения поверхности основы не произошло.Accordingly, although the combined conversion and lubricant layer was observed to become noticeably thin during the final forming stage, no visible exposure of the substrate surface occurred.
Высокоуглеродистая проволока марки ST1375/1570 (компания Voestalpine, Австрия) была предварительно обработана химически активным смазывающим веществом Е, которое описано выше. Затем диаметр проволоки уменьшался от 11 до 6,7 мм за четыре стадии (Прим. I и Прим. II) или от 11 до 7,4 мм за две стадии (Прим. III) на волочильном станке (смотри Таб. 6). В данном случае применяли три разные скорости волочения, а именно 30 м/с (Прим. I), 60 м/с (Прим. II) и 40 м/с (Прим. III), при этом диаметр проволоки уменьшался на 20% (Прим. I и Прим. II) или на 35% за одну стадию формовки. Во всех случаях формовка прошла успешно. Никаких дефектов, таких как задиры, на волоченной проволоке не возникло. В каждом случае измеренное усилие растяжения было сравнимым с усилием растяжения в случае традиционных полимерных смазывающих веществ. Поверхностные температуры, которые возникали, были ниже 110°С.High carbon wire ST1375/1570 (Voestalpine, Austria) was pre-treated with the reactive lubricant E described above. Then the wire diameter was reduced from 11 to 6.7 mm in four stages (Note I and Note II) or from 11 to 7.4 mm in two stages (Note III) on a drawing machine (see Table 6). In this case, three different drawing speeds were used, namely 30 m/s (Note I), 60 m/s (Note II) and 40 m/s (Note III), while the wire diameter was reduced by 20% ( Note I and Note II) or by 35% per molding stage. In all cases, molding was successful. No defects such as burrs occurred on the drawn wire. In each case, the measured tensile force was comparable to that of traditional polymer lubricants. The surface temperatures that occurred were below 110°C.
Массы слоев в г/м2 определяли с помощью гравиметрического отделения, которое описано выше, после всего процесса формовки. Полученные результаты подытожены в Таб. 7 (SG(G)=общая масса слоя).The weights of the layers in g/m 2 were determined using the gravimetric separation described above after the entire molding process. The results obtained are summarized in Tab. 7 (SG(G)=total layer mass).
Таким образом, в каждом случае, комбинированный конверсионный и смазочный слой на основе оставался такой толщины, что могли осуществляться дополнительные стадии формовки, то есть уменьшение диаметра.Thus, in each case, the combined conversion and lubricant layer on the base remained of such thickness that additional forming steps, i.e. diameter reduction, could be carried out.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19157198.3 | 2019-02-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021126384A RU2021126384A (en) | 2023-03-14 |
| RU2809687C2 true RU2809687C2 (en) | 2023-12-14 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1196467B (en) * | 1961-03-07 | 1965-07-08 | Metallgesellschaft Ag | Process for the production of oxalate coatings of increased thickness on metals |
| RU2501848C2 (en) * | 2008-01-30 | 2013-12-20 | Шеметалл Гмбх | Method of coating metal surfaces with phosphate layer and then with polymer lubricant layer |
| RU2515984C2 (en) * | 2008-01-30 | 2014-05-20 | Шеметалл Гмбх | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces |
| RU2535666C2 (en) * | 2008-01-30 | 2014-12-20 | Шеметалл Гмбх | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces |
| EP3290544A4 (en) * | 2015-04-27 | 2018-10-10 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Water-based lubricating coating agent for metal material, surface-treated metal material, and method for forming lubricating coating for metal material |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1196467B (en) * | 1961-03-07 | 1965-07-08 | Metallgesellschaft Ag | Process for the production of oxalate coatings of increased thickness on metals |
| RU2501848C2 (en) * | 2008-01-30 | 2013-12-20 | Шеметалл Гмбх | Method of coating metal surfaces with phosphate layer and then with polymer lubricant layer |
| RU2515984C2 (en) * | 2008-01-30 | 2014-05-20 | Шеметалл Гмбх | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces |
| RU2535666C2 (en) * | 2008-01-30 | 2014-12-20 | Шеметалл Гмбх | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces |
| EP3290544A4 (en) * | 2015-04-27 | 2018-10-10 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Water-based lubricating coating agent for metal material, surface-treated metal material, and method for forming lubricating coating for metal material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2713541C (en) | A process for the coating of metallic surfaces with a phosphate layer and then with a polymeric lubricant layer | |
| RU2515984C2 (en) | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces | |
| RU2535666C2 (en) | Application of lubricant composition coating containing waxes on metal surfaces | |
| JP4271573B2 (en) | Manufacturing method of metal wire for header processing | |
| JP3984159B2 (en) | Water-based lubricant for metal material plastic working and method for forming lubricating film | |
| KR100621693B1 (en) | Aqueous lubricant for plastic working of metallic material and method of lubricant film processing | |
| JP5355583B2 (en) | Dry film corrosion resistant cold forming lubricant | |
| US10479957B2 (en) | Lubricant for metal cold forming processes and methods of use of the same | |
| RU2809687C2 (en) | Method for pre-treatment of metal bases for cold forming and chemically active lubricant for this purpose | |
| JP2008111028A (en) | Water-soluble lubricant for plastic working, metallic material for plastic working and worked metal article | |
| JP2002264252A (en) | Metallic material for plastic machining with inclined two-layer lubricating film and manufacturing method therefor | |
| US20220119730A1 (en) | Simplified method for pretreating metal substrates for cold forming and reactive lubricant therefor | |
| JP2017066515A (en) | Steel wire excellent in corrosion resistance and appearance after working | |
| KR101798804B1 (en) | Non-phosphorus chemical conversion treatment agent and treatment liquid for plastic working, chemical conversion coating, and metal material having chemical conversion coating | |
| JP2002363593A (en) | Film-forming agent and coated film | |
| CA3168959A1 (en) | One-step pretreatment method of metallic substrates for metal cold forming | |
| CA3168965A1 (en) | One-step pretreatment method of metallic substrates for metal cold forming | |
| EP4314385A1 (en) | One-step pretreatment method of metallic substrates at non-neutral ph values for metal cold forming | |
| KR20010057575A (en) | Carrier compound used for coating a metallic material in cold drawing |