專利名稱：用于連軋管機芯棒的膠體潤滑劑的制作方法
技術領域：
本發明是一種金屬熱塑性加工用的膠體狀潤滑劑，適用于熱金屬成形，特別適用于連軋管機的芯棒潤滑。
金屬熱塑性加工的方法很多，有熱模鍛、熱拉拔和熱軋等。為提高被加工金屬表面的質量，延長工具的使用壽命和減少能源消耗，加工前必須在工具表面涂布一層潤滑劑，以連軋管機為例，在連軋鋼管過程中，涂有潤滑劑的芯棒表面上的所有部位都處于高溫、高壓狀態。這就要求潤滑劑噴涂在芯棒上要形成完整、堅固、抗水的薄膜。并有良好的絕熱性能，以維持芯棒的表面硬度和耐磨性能，同時保證軋制鋼管的表面質量。
多年來，各國曾使用過多種潤滑材料，如早期的煤焦油、機油和或無機鹽的混合物，以及后來的有機油料與石墨的混合物等.這些潤滑劑在高溫高壓條件下都存在著減磨效果差，工具壽命短，產品表面質量不穩定，能耗高，燃燒煙霧污染環境等諸多缺點。
美國專利US4575430提到用石墨、熱塑性聚合物和或共聚物、潤滑劑，表面調整劑，纖維和或粘土制成固體潤滑劑，用于連軋鋼管時芯棒的潤滑。
使用該種潤滑劑時，要將固體物配制成懸浮液，噴到芯棒表面，脫水干燥成膜，膜的機械強度和抗水性能往往受成膜聚合物的性質及其粒度分布的影響。
本發明的目的，在于提供一種常溫下為膠體狀的、易于在水中均勻分散，且明顯改善成膜機械強度和抗水性能以及熱穩定性能的連軋芯棒用潤滑劑。
本發明提出以含固量為30--60％的聚合物乳液作為石墨等的成膜粘接物質，并添加增塑劑來改善潤滑劑膜層的機械強度和抗水性能。以乳液的方式制成的膠體狀潤滑劑在水中分散得快且均勻，而強度的改進可以避免芯棒在輥道上運送及穿入荒管時潤滑劑的脫落而影響潤滑性能。
另外，本發明提出采用膠體二氧化鈦作為熱穩定利來改善石墨潤滑劑的高溫潤滑性能。眾所周知，石墨的潤滑性能往往隋著溫度的升高而變差，連軋無縫鋼管熱軋溫度一般在1200℃左右。因此芯棒潤滑劑應具有良好的熱穩定性。本發明通過采用膠體二氧化鈦改善了石墨的高溫潤滑性能，其機理推斷如下1.常溫狀態下，二氧化鈦在液相中可與金屬表面形成強烈的物理化學吸附，隨著溫度升高，可在金屬表面形成一層復膜，增加金屬的抗腐蝕性能。
2.膠體二氧化鈦本身是良好的阻燃劑，可在金屬表面形成隔熱層，可以減緩石墨在熱軋高溫下的氧化分解。
此外，本發明的芯棒潤滑劑還含有偶聯劑，如鋯鋁酸酯有機化合物，通過表面改性作用，改善了石墨、二氧化鈦等無機物質與成膜有機聚合物的相容性和親和性。
采用本發明，可以較大程度地改善石墨潤滑劑的高溫潤滑性能，在1050℃條件下，市售的固體石墨潤滑劑摩擦系數平均為0.062，而本發明，摩擦系數平均為0.055。
本發明所述芯棒用潤滑劑由下列組分組成1.適于本發明的主體物質至少是一種高溫高壓條件下具有良好潤滑性能的固體潤滑劑，以石墨為特征的固體潤滑劑適用于本發明，石墨含量≥93％的天然或人造石墨，平均晶粒尺寸＞1000的石墨粉，可以獲得好的潤滑效果，添加量為10-70％(潤滑劑總重量百分比，下同)，最好是20-50％。
2.以含固量為30-60％的聚合物乳液作為成膜粘接物質。它們可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，巴豆酸-醋酸乙烯共聚物，丁烯酸-苯乙烯共聚物，醋酸乙烯酯均聚物，乳液粒子尺寸應控制在0.2-2μm，并加入增塑劑改善成膜性能，乳液添加量為5-60％，最好為10-45％。
3.在2中敘述的增塑劑，可以是鄰苯二甲酸二丁酯，也可以是丁基酞酰甘醇酸丁酯，酞酸二丁酯，磷酸三-2-氯乙酯，聚乙二醇苯基醚等。加入量為聚合物的1-30％，最好是5-15％，是潤滑劑總量的0.3-2％。
4.作為熱穩定劑，膠體二氧化鈦含固量可以是0.1-20％，最好是0.5-10％，其添加量為0.5-15％。
5.為改善石墨潤滑劑中石墨粉、二氧化鈦等無機物與成膜有機聚合物間的相容性和親和性，特別加入了偶聯劑，如硅烷、鋯鋁酸酯、鈦酸酯等，添加量為0.01-2％。
6.增稠劑，可以是聚乙烯醇、硅酸鹽、偏硅酸鹽、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素，淀粉等，添加量為0.1-5％。
上述組分余量為水，其均勻混合而成的膠體狀石墨潤滑劑，含固量為20-90％，最好為30-70％。使用時用水稀釋，調節含固量為10-50％，最好是25-35％攪拌均勻呈懸浮液，噴涂到熱軋芯棒上干燥成膜。
本發明所述的潤滑劑，室溫下呈膠體狀，使用時以水分散成懸浮液，噴涂于芯棒類熱金屬表面之后，水分受熱蒸發，金屬表面得以冷卻，并在金屬表面形成具有較高機械強度且均勻耐水的潤滑薄膜，在高溫高壓下可減小摩擦，延長金屬工具的使用壽命，降低能源消耗，提高軋制產品的表面質量，并減少了環境污染。本發明的潤滑劑特別適用于熱軋鋼管的芯棒潤滑，同時也適用于熱擠壓、熱模鍛、熱拉拔等金屬加工作業。
本發明所形成的潤滑薄膜在25.85×104Pa壓強水沖擊下，可長時間不脫落。利用圓環壓縮法測試本發明潤滑劑的高溫摩擦系數，結果如下溫度(℃) 750 850 9501050摩擦系數 0.0225 0.033 0.043 0.055實施例1石墨粉 20g乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液(固含量60％) 10g酞酸二丁酯 0.3g膠體二氧化鈦(固含量0.5％) 15g二乙烯三胺甲基三乙氧基硅烷0.01g淀粉 5g水 50g(總含固量為32％)實施例2石墨粉 35g聚甲基丙烯酸甲酯(固含量45％)25g鄰苯二甲酸二丁酯 1.2g膠體二氧化鈦(固含量5％) 8g縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷 0.1g羧甲基纖維素 2.5g水28.2g(總固含量為50％)
實施例3石墨粉 50g聚醋酸乙烯酯(固含量30％) 45g丁基酞酰甘醇酸丁酯 2g膠體二氧化鈦(固含量10％) 0.5g鋯鋁酸酯2g羥丙基纖維素 0.5g(總固含量為68.0％)
權利要求
一種適用于金屬熱塑性加工用的--特別適用于連軋管機芯棒的膠體狀潤滑劑其特征在于由下列組分所組成(1)固體潤滑劑，選用石墨含量≥93％，平均晶粒尺寸＞1000的天然或人造石墨粉，添加量(膠體潤滑劑總重的百分比，下同)為10-70％，最好是20-50％；(2)乳液成膜劑，以含固量為30-60％的聚合物乳液作為成膜粘接物質，選用乙烯-醋酸乙烯共聚物，和或聚甲基丙烯酸甲酯，和或巴豆酸-醋酸乙烯共聚物，和或丁烯酸-苯乙烯共聚物，和或醋酸乙烯酯均聚物，乳液粒子尺寸控制在0.2-2μm，乳液添加量為5-60％，最好為10-45％；(3)增塑劑，選用鄰苯二甲酸二丁酯，或丁基酞酰甘醇酸丁酯，或酞酸二丁酯，或磷酸三-2-氯乙酯，或聚乙二醇苯基醚，加量為聚合物乳液固含量的1-30％，最好是5-15％；對應添加量為0.3-2％；(4)熱穩定劑，選用膠體二氧化鈦，其固含量為0.1-20％，最好是0.5-10％；對應添加量為0.5-15％；(5)偶聯劑，選用硅烷，或鈦酸酯，或鋯鋁酸酯，添加量為0.01-2％；(6)增稠劑，選用聚乙烯醇，或硅酸鹽，或羧甲基纖維素，或羥丙基纖維素，或淀粉，添加量為0.1-5％(7).余量為水。
全文摘要
適用于金屬熱加工，特別適用于連軋管機芯棒的膠體狀潤滑劑，選用特定晶粒尺寸的石墨作為潤滑劑，以聚合物乳液作為成膜劑，以膠體二氧化鈦作為熱穩定劑，以偶聯劑改善無機物與有機物的親和性，應用表明顯著改善了成膜強度性能、耐水性能和高溫潤滑性能。
文檔編號C10M103/02GK1122824SQ9411380
公開日1996年5月22日 申請日期1994年11月9日 優先權日1994年11月9日
發明者刁振和, 丁相云, 麥虹, 蔣秀蘭, 周長志, 王宗蘭, 李雙義, 李清林 申請人:化學工業部天津化工研究院