一种二硫化钼蜡笔及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及机械加工工具领域，具体涉及一种二硫化钼蜡笔及其制备方法。提出的二硫化钼蜡笔为含有二硫化钼、硬脂酸和石蜡的固态组合物，其特征在于：所述二硫化钼蜡笔还含有松节油，松节油在二硫化钼蜡笔中的质量含量在5%以下。本发明克服了现有技术中二硫化钼组分在蜡笔中分散性不好及使用时不易实现薄涂的弊端，该蜡笔中二硫化钼分散均匀，适宜薄涂，用于机械加工可同时实现润滑、冷却和防锈功能，延长刀具使用寿命，提高加工精度和生产效率。
【专利说明】一种二硫化钼蜡笔及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工工具【技术领域】，具体涉及一种二硫化钥蜡笔及其制备方法。【背景技术】
[0002]在机械加工过程中，常常要进行钻削、铣削或螺纹加工，以实现钻孔、旋转切削或加工出螺纹，满足工业应用需要，在加工过程中，加工面与刀具刀口面接触或点接触摩擦，致使工件磨损、擦伤或起皱，温度上升，特别在加工铜、不锈钢、各类碳钢等难加工、硬度较大的材料时，接触摩擦效应更加突出，产生大量的热，金属与金属直接高温接触还发生氧化作用。
[0003]为了精确而一致地加工工件，在机械加工过程中必须对刀具工件进行润滑和降温。目前最常用的润滑材料为水液类、油膏类或油液类切削加工冷却液，这类冷却液一般配比有液态流动性的乳化剂或有机溶剂组分及液体蜡、石墨或二硫化钥等润滑性组分，减小了摩擦，具有润滑性，大量应用于大规模机械加工，如CN201210362996.1 (2013年I月9月公开)公开了一种切削冷却润滑液，包括2号主轴油、7号主轴油、煤油、四氯化碳、二硫化钥、氯化石蜡和硫化梳子油，它们的体积比为20%-40%:10%-40%:10%-20%:2%-8%:2%-10%:5%-15%:5%-10%，由于该切削冷却润滑液中加入了四氯化碳、二硫化钥、煤油和主轴油这些有良好流动性和润滑性的组分，减小了摩擦，具有较好的润滑作用。
[0004]但切削冷却液的使用存在下述易被忽视的问题:
1、切削冷却液虽然满足了 机器制造业大规模生产的迫切要求，但已有德国学者研究发现，在大量生产条件下，切削冷却液及其处理费用占机加工费用的16%，相比之下，切削工具的费用只占4%，在冷却液的费用中，冷却液的处理费用占22% (郭青，二硫化钥固体润滑性能及其应用，《精密制造与自动化》，2007年第3期，第26-29)；
2、在切削冷却液使用中，由于加工表面与刀具接触切削和摩擦，产生大量的热和发生氧化作用，又由于切削面的不断更新致使氧化速度加快，切削冷却液组成复杂，易发生复杂化学反应，使铁屑易咬焊，特别在加工硬度较高的材料时，使用切削冷却液的刀具的寿命不高，且零件表面的光洁度不好，加工精度也同时受到影响；在非标加工过程中，特别是合金钢等硬度材料加工，如钻头加工时，常需要I人操作I人磨钻头，加工效率低；
3、切削冷却液制备时，一般是将各种组成成分混合后密封摇匀，使用前必须充分搅拌，才能同时发挥各组分的作用，且贮存不方便，机械杂质、尘埃、砂粒易混入而影响其功效；
4、切削冷却液的使用，不利于改善环境，特别对食品、药品工业和水力系统，过多的乳化剂或有机溶剂等有机物的使用，直接影响了食品药品及公共环境安全。
[0005]石墨和二硫化钥是机械工业中常用的固体润滑剂；石墨良好的润滑性来源于其本身层状的晶体结构，石墨能在基层面上作完全的解理，并沿着解理平面而滑动；而二硫化钥的润滑性是其本身所固有的，二硫化钥每个分子层的硫原子与钥原子之间的结合力很强，而分子之间的硫原子与钥原子之间的结合力很弱，因而产生了一个低剪切力的平面，当分子之间受到很小的剪切力时沿分子层很容易断裂而形成滑移面，例如，在厚度为0.5Mffl的二硫化钥表面膜中有800个分子层和799个滑移面，这些众多的滑移面使原来相对滑移的两金属表面的直接接触转化为二硫化钥分子层的相对滑移，从而降低了摩擦因数，减少了磨损，二硫化钥的摩擦系数仅0.04。
[0006]实践上已有以石墨和二硫化钥作为基础材料应用的固体润滑剂，如RU2198204(C2) (2003年2月10日公开)公开的用于涂抹机车车轮和法兰边缘的润滑剂，其重量组成为:石墨2-5%，二硫化钥2-5%，正磷酸1.5-2.0%，三烷基胺0.5-1.5%以及酚甲醛树脂余量，制备时将混合料倒入模型中，聚合成指定几何尺寸的固体润滑剂棒，该润滑棒用于涂抹机车车轮和法兰边缘，可增加机械强度；又如RU2321619(C1) (2008年4月10日公开)公开的高温固体润滑组合物，该组合物包括(i ) 30-70 %二硫化钥的改性有机氟表面活性剂及(ii) 30-70%的石墨；制备时，将二硫化钥预先在10(Tll0°C干燥的2~3小时，然后在室温下用重量比为1:2~3的有机氟表面活性剂浸溃10-18小时，所得的产物置于室温下直到完全干燥，在10(T110 °C下进行2~3小时的热固定，并用石墨按比例混合，该组合物用于在空气中摩擦温度高达400°C的摩擦单元，能在重负荷条件下增加摩擦单元的耐磨性。上述固体润滑剂，组分简化，无需使用大量乳化剂或有机溶剂，减少和消除了有机物的用量，储存方便，使用前无需充分搅拌，使用时也无需进行冷却液的处理，而且使用方便，也部分改善了环境条件。
[0007]但已有研究发现，石墨材料的润滑有赖于水和空气，石墨只是在水蒸汽和空气的条件下有良好的润滑性，在空气稀薄的万米以上高空环境中，其磨损率将会增大，摩擦系数由正常的0.08增至0.5以上，作为润滑材料的石墨，工作环境在大气水份的临界值为5克水/立方米的条件为宜，低于此值则石墨的磨损率将有所增大，因此，石墨润滑产品应用主要在液态润滑如石墨润滑油和半固态润滑如石墨润滑脂方面(陈锐，李平，陆玉峻，固体润滑材料-石墨的应用，《炭素》，2000年第4期，第23-25，32)。而二硫化钥不同于石墨，它的摩擦系数低，不是吸附膜或气体所致，润滑性是它本身所固有的，独特的是，二硫化钥的摩擦系数随着负荷的增大而逐渐减少，它的润滑膜能够承载很大的负荷，二硫化钥能够扩散到钢铁表面层内，从而形成一层良好润滑膜，长时间地保持润滑状态，因此人们把二硫化钥称为润滑之王。`
[0008]JP59074194(A) (1984年4月26日公开)公开了一种具有相当大比例固体润滑材料、并具有所需硬度的固体润滑剂，将固体润滑材料的细粉、两种不同熔点石蜡的粉碎混合物，在高熔点蜡的熔点的温度下熔化和模制；粉碎混合物组成为:⑴至少20%的低熔点蜡形成空洞，⑵至少20%的高熔点蜡作粘合剂和⑶50-95 %的固体润滑材料如二硫化钥，在0.5^50kg/cm2的压力下压缩成型，制备时，将原料在接近高熔点蜡的熔点温度下加热l(T60min，使低熔点蜡汽化形成空洞，并使高熔点蜡软化，随后冷却，制备出固体润滑剂。
[0009]201110446248.7 (2013年7月4公布)公开了一种二硫化钥润滑蜡笔，由50-60重量份的二硫化钥粉、10-30重量份的改制石蜡、10-30重量份的硬脂酸构成，其中，改制石蜡由50-70重量份石蜡以及30-50重量份的乙二酸丙二醇聚酯或癸二酸丙二醇聚酯或邻苯二甲酸聚酯成分的增塑剂构成，制备时先将石蜡制成改制石蜡，再将改制石蜡加热至80°C，然后加入增塑剂，搅拌增温至100°C至其全部溶解，最后加入二硫化钥粉、硬脂酸进行搅拌，待降温后灌注定性模中脱模成型即可。
[0010]上述分别采用JP59074194(A)和201110446248.7方法制得的固体润滑剂和蜡笔，由于石蜡的油性和硬脂酸的稠化作用，二硫化钥细粉在蜡笔中的分散性不好，容易分布不均匀，使用时常常出现涂抹至含二硫化钥多的蜡笔部位时加工润滑性好、而涂抹至含二硫化钥少的蜡笔部位时加工润滑性差甚至无加工润滑性的问题，此外，现有蜡笔在使用时往往不易实现薄涂，上述两方面的问题都造成蜡笔的润滑减磨效果不稳定，影响生产进度。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于克服现有技术中二硫化钥组分在蜡笔中分散性不好及使用时不易实现薄涂的弊端，提供一种二硫化钥蜡笔及其制备方法，该蜡笔中二硫化钥分散均匀，适宜薄涂，用于机械加工可同时实现润滑、冷却和防锈功能，延长刀具使用寿命，提高加工精度和生产效率。
[0012]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为: 一种二硫化钥蜡笔，为含有二硫化钥、硬脂酸和石蜡的固态组合物，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔还含有松节油，松节油在二硫化钥蜡笔中的质量含量在5%以下。
[0013]本发明的二硫化钥蜡笔，含有松节油，松节油为优良分散剂，在制备二硫化钥蜡笔时，加入松节油可以使二硫化钥粉末在蜡笔中得到充分稀释和均匀散布，避免了仅采用二硫化钥和石蜡配方或者仅采用二硫化钥、硬脂酸和石蜡配方制得的蜡笔中二硫化钥分布不均的问题；由于松节油的良好挥发性，蜡笔涂抹在加工刀具上时能很快挥发完全，干后没有残留，适宜薄涂。实践表明，松节油含量超过5%后会影响二硫化钥蜡笔成品的硬度，当松节油在蜡笔中的含量在5%以下时，即能起到良好的分散作用，且制得的二硫化钥蜡笔适宜薄涂O
[0014]作为优选，所述二硫化钥蜡笔中松节油的质量含量为I~5%。
[0015]作为优选，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油I~5%、二硫化钥30~70%，硬脂酸5~40%，石蜡5~40%。
[0016]当配方中二硫化钥含量低于30%时，刀具表面难以被二硫化钥涂层完全覆盖，润滑性能不足，会增加涂抹次数，当配方中二硫化钥含量高于70%时，蜡笔主要成分为二硫化钥，润滑性增加但冷却作用不足，蜡笔不易成型，因此蜡笔配方中二硫化钥含量控制在30~70%。
[0017]硬脂酸作为蜡笔的稳定剂，能提高蜡笔中二硫化钥的强度、硬度和耐磨性，由于二硫化钥的摩擦系数随着负荷的增大而逐渐减少，为了不影响二硫化钥的摩擦系数，硬脂酸含量控制在5~40%,当硬脂酸配比高于40%时，配方中石蜡融化慢，影响刀具冷却和二硫化钥的润滑性。
[0018]石蜡能增加二硫化钥粉末在刀具工件上的粘附性，石蜡含量控制在5~40%能起到较佳的冷却防锈作用。
[0019]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油5%，二硫化钥57%，硬脂酸6%，石蜡32%。
[0020]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油5%，二硫化钥40%，硬脂酸20%，石蜡35%。
[0021]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油3%，二硫化钥50%，硬脂酸40%，石蜡7%。[0022]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油3%，二硫化钥45%，硬脂酸26%，石蜡26%。
[0023]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油2%，二硫化钥40%，硬脂酸22%，石蜡36%。
[0024]在优选的实施例中，所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油1%，二硫化钥35%，硬脂酸24%，石蜡40%。
[0025]作为优选，所述二硫化钥为超细二硫化钥，其粒径D50为1.1~5 μ m，采用超细二硫化钥为固体润滑基础材料，可以使二硫化钥更好地分散在蜡笔中，提高蜡笔润滑性能。
[0026]作为优选，所述二硫化钥为高纯二硫化钥，其纯度为98.5~99.9%，采用高纯二硫化钥为固体润滑基础材料，杂质少，可以提高蜡笔润滑性能。
[0027]本发明的二硫化钥蜡笔可以采用下述方法制备，该方法包括以下步骤:
⑴加热融化:将石蜡加热熔融后，加入硬脂酸，搅拌增温至6(T7(TC，至硬脂酸全部熔融，得熔融液；
⑵组分混合:向熔融液中加入二硫化钥粉末，搅拌，再加入松节油，充分搅拌混合，得液态组合物；熔融液中硬脂酸形成结构骨架，二硫化钥粉末被吸附和固定在结构骨架中，增加蜡笔强度和稳定性；
⑶浇铸成型:将液态组合物注入成型模具中，浇铸，得成型组合物；
⑷水冷脱模:将成型组合物水冷至3(T40°C，脱模，制得固态二硫化钥蜡笔。
`[0028]本发明的二硫化钥蜡笔可以涂抹于各种刀具的刀口处，譬如钻削加工钻头、铣削加工车刀或螺纹加工丝攻等刀具上，使用方法如下:刀具(不用水冷却下)正常加工升温至6(T70°C时(几秒钟)，将蜡笔涂于刀具刀口处一层，松节油立即完全挥发，即在刀具刀口上形成既有高硬度又可实现低摩擦的二硫化钥涂层，进行钻孔、切削等正常加工，当加工至涂层被磨掉时，继续向刀具刀口处补涂，至工件加工完成。
[0029]采用本发明的二硫化钥蜡笔，至少具有如下有益效果:
1、加入的松节油使得蜡笔中二硫化钥分散均匀，使用时涂抹蜡笔的不同部位均能实现稳定良好的加工润滑，避免了现有技术中的蜡笔因二硫化钥细粉分布不均匀造成的润滑减磨效果不稳定而影响生产进度的问题；
2、由于松节油的加入，稀释了石蜡的油性和硬脂酸的稠化作用，适宜薄涂，而且涂抹后松节油很快挥发完全，干后没有残留，使二硫化钥微粒完全贴切在涂擦面上，润滑减磨效果稳定，提闻生广进度；
3、用于机械加工可同时实现润滑、冷却和防锈功能，延长刀具使用寿命，提高加工精度和生产效率，具体地，本发明的二硫化钥蜡笔，为二硫化钥、硬脂酸、石蜡和松节油的固态组合物，二硫化钥均匀分散在蜡笔中，在钻削、铣削或螺纹加工时，涂抹于刀具上时，使原来刀具刀口和金属表面的直接接触转化为二硫化钥分子层的相对滑移，实现了润滑；石蜡具有良好储热性，在增加二硫化钥粉末在刀具上粘附性的同时，实现了冷却防锈，延长刀具使用寿命2~4倍，提高孔加工表面光洁度I至3级，提高了加工精度和生产效率。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的保护范围包括但不限于此。[0031]实施例1
二硫化钥蜡笔组成:松节油5%，高纯二硫化钥57%，硬脂酸6%，石蜡32%。
[0032]二硫化钥蜡笔制备流程:
⑴加热融化:将32%配比量的石蜡加热熔融后，加入6%配比量的硬脂酸，搅拌增温至64°C，至硬脂酸全部熔融，得熔融液；
⑵组分混合:向熔融液中加入57%配比量高纯二硫化钥粉末，搅拌，再加入5%配比量松节油，充分搅拌混合，得液态组合物；
⑶浇铸成型:将液态组合物注入成型模具中，浇铸，得成型组合物；
⑷水冷脱模:将成型组合物水冷至38°C，脱模，制得固态二硫化钥蜡笔。
[0033]实施方式:将制备的二硫化钥蜡笔用于一批丝攻，进行发动机零件的螺纹加工，当丝攻升温至6(T70°C时，将该二硫化钥蜡笔涂抹于丝攻上一层，进行螺纹加工，累计加工100 00个螺纹的实施结果如表1所示。
[0034]对比例I
对比二硫化钥蜡笔由高纯二硫化钥、硬脂酸和石蜡组成，且高纯二硫化钥、硬脂酸、石蜡的配比关系为57:10:33。对比二硫化钥蜡笔的制备流程及实施方式同实施例1，累计加工100 00个螺纹的对比实施结果如表1所示。
[0035]表1实施例1与对比例I的实施结果
【权利要求】
1.一种二硫化钥蜡笔，为含有二硫化钥、硬脂酸和石蜡的固态组合物，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔还含有松节油，松节油在二硫化钥蜡笔中的质量含量在5%以下。
2.根据权利要求1所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔中松节油的质量含量为I~5%。
3.根据权利要求2所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油I~5%、二硫化钥30~70%，硬脂酸5~40%，石蜡5~40%。
4.根据权利要求3所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油3%，二硫化钥50%，硬脂酸40%，石蜡7%。
5.根据权利要求3所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油3%，二硫化钥45%，硬脂酸26%，石蜡26%。
6.根据权利要求3所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥蜡笔组成的质量百分比为:松节油2%，二硫化钥40%，硬脂酸22%，石蜡36%。
7.根据权利要求1所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥为超细二硫化钥，其粒径D50为1.1~5 μ m。
8.根据权利要求1所述的一种二硫化钥蜡笔，其特征在于:所述二硫化钥为高纯二硫化钥，其纯度为98.5~99.9%。
9.权利要求1所述的一种二硫化钥蜡笔的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: ⑴加热融化:将石 蜡加热熔融后，加入硬脂酸，搅拌增温至6(T7(TC，至硬脂酸全部熔融，得熔融液； ⑵组分混合:向熔融液中加入二硫化钥粉末，搅拌，再加入松节油，充分搅拌混合，得液态组合物； ⑶浇铸成型:将液态组合物注入成型模具中，浇铸，得成型组合物； ⑷水冷脱模:将成型组合物水冷至3(T40°C，脱模，制得固态二硫化钥蜡笔。
【文档编号】C10M163/00GK103849445SQ201410059083
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】赵维根, 赵龙飞, 贾红波, 杨园丁 申请人:嵩县开拓者钼业有限公司