专利名称:金属成型润滑剂的制作方法
一种金属成形润滑剂必须符合许多要求，因为在金属成形操作中，这许多不同的形变条件对润滑剂有不同的要求。由于润滑剂的规格不仅包括润滑性能，而且包括其他的要求，例如防止金属表面磨损或其他偶然的损伤、使用方便、粘度、容易除去、成本和对人体的健康及安全的因素，所以润滑剂的规格就更复杂化。在一个具体的应用中，把铝板成形为形成粘接结构的构件，另外的要求可能是润滑剂与其后所用的涂料的相容性。大多数润滑剂是为特殊应用而配制的均相调合物，在此应用中，润滑剂的一个或多个性能都优于其他的性能，但这不过是不同需要的综合考虑。
多相润滑剂也是众所周知的，例如，润滑物质分散在水或其他挥发性介质中的分散体。但是，这样的润滑剂是要用在金属工件上，并且挥发性介质蒸发，在金属工件上留下连续的均相润滑剂膜。
为了达到金属成形润滑剂性能的平衡，通常使用一定范围的油料、蜡、脂肪酸的金属盐和偶尔用聚合物，其中的每一种物质对特殊应用都是有利的。在现有技术的情况下，没有一种物质能够提供上述所有各种要求的最佳性能。能够配制一种满足这些条件的具有合意性能的特定组合的润滑剂，这是人们所希望的。
本发明是基于这样的想法能提供的润滑剂不以连续膜的形式，而以分散的固体颗粒形式，在工作期间，这些颗粒保护金属表面，但又不聚结形成连续的膜。
一方面，本发明提供一种金属成形方法，其包括将润滑剂涂到金属工件的表面，然后进行工件形变，其特征在于该润滑剂含有含蜡物质的分散颗粒，该含蜡物质在固体或粘性液体单体有机载体中具有高于金属成形温度的软化点。
另一方面，本发明提供一种金属成形润滑剂，其含有含蜡物质颗粒分散在溶液中的分散体，或分散在单体有机载体的挥发性液体介质中的分散体，该单体有机载体在环境温度下为固体或粘性液体。
可以介绍颗粒润滑剂优于连续性膜的两个优点。工件形变后，润滑剂可能需要从金属表面除去，颗粒常常比连续膜容易除去。此外，工件形变后，可能需要在润滑剂存在下把某些涂料如清漆、油漆或粘合剂涂到金属表面上，如果涂料能置换或渗入润滑剂颗粒之间的载体介质，这样使用是较令人满意的。
本发明的一个有用的过程是把铝板制成形成粘接结构的部件，如汽车部件，那个过程包括下列步骤A、把铝卷连续清洁和表面处理，以确保在后一步与粘合剂较好的粘合。
B、然后，将润滑剂涂到铝表面上。这样处理的一个目的是防止表面腐蚀或水化或磨损或机械损伤，该金属可在这一步骤或以卷材形式或以预切割的坯料形式存放几个星期或几个月。
C、将坯料制成所需形状的部件。一旦做了这些，润滑剂就不再需要了。但在这个阶段仍需要在生产线上进行附加操作以除去润滑剂，这样将要多花钱。
D、在所需要的地方使用粘合剂，并且把这些部件以所需要的结构形状装配在一起，这可用点焊来固定部件的位置，在这个阶段，粘合剂可通过在炉内加热构架时而得到固化。
E、如果构架要涂漆，首先要把构架进行除去润滑剂的清洁处理，清洁操作最好在高于载体介质软化点的温度下进行。然后涂上一层或多层油漆。最后，油漆涂层可再通过在炉中加热构架而固化。用这个加热步骤固化粘合剂也是可能的，因此可以省却固化步骤D。
为了在本过程中应用，润滑剂需要满足几个条件。在贮存(B)时，为了保护金属表面，润滑剂需要形成一种连续的膜，并且该膜在贮存温度下最好应是固态，因为液态膜易于流动和粘上粉尘和细砂。金属成形(C)包括拉长和形变这些部件，并且需要特殊负荷润滑剂性能。当涂粘合剂(D)时，粘合剂必须能接触使用的预处理的金属表面，为了这个目的，连续相润滑剂的膜必须与粘合剂相容，并且很容易溶解在粘合剂中，润滑剂被粘合剂置换或与粘合剂反应，但不破坏粘合剂的粘合力，而粒状含蜡物质是不溶的。最后，润滑剂需要容易除去(E)，最好是用含水净化剂除去。与本发明有关的润滑剂都较好地适应满足了这些条件。可选择的分散颗粒含蜡物质具有金属形变所需的负荷性能。配制的载体提供了一种保护金属表面的较好的固体膜，把颗粒粘结在表面上，溶解在粘合剂中或与粘合剂反应，并用净化剂很容易除去。由于颗粒的不连续性，这些颗粒也容易用净化剂除去。
尽管这是一个重要的应用，但与本发明有关的润滑剂都用于不同金属，尤其是铝(包括富铝合金)形变的一般用途的承压润滑剂。
所制得的颗粒形式的含蜡物质可以来源于动物、植物、矿物或合成，其可以含有高分子量的一元醇与脂肪酸制得的酯、微晶蜡的石蜡、低分子量的聚乙烯和酰胺蜡。在金属形变期间，为了不使分散的颗粒抹平或压平到聚结的程度而形成连续的膜，应优先使用硬的高熔点蜡。
颗粒的大小对润滑剂性能似乎不是非常关键的。最大的尺寸由两个主要的因素确定，第一个因素是需要使颗粒间足够的接近，以避免在交错的间隙损伤金属衬底的危险，第二个因素是需要固定贴近金属表面的颗粒，并避免偶然除去的危险。这些因素指明颗粒直径的上限为100微米，最好是40微米。相反，若颗粒直径小于约1微米，润滑剂的粘度就会增大，以至于给应用带来了困难。合适的颗粒直径是5～25微米。当细粒的含蜡物质用于印刷油墨工业时，其大批量生产是适合的。
细粒的含蜡物质应该在足以完成希望的润滑作用的条件下使用。对许多应用是没有严格的上限的，但是，在必须除去的部位，或更特别的是在必须在润滑剂上涂涂料的部位，不能用多于需要的润滑剂。
这些蜡颗粒不会自己粘附到金属上。根据本发明，这些蜡颗粒可用单体有机载体的膜固定位置，在环境温度下，这些载体是粘性液体，或最好是固体。载体的分子量较好是不大于320，最好是不大于250。在特别粘接的铝结构的情况下，载体最好含有羧基或羟基，依靠这些基团，载体能够与之反应并被吸收到其后涂上的粘合剂中。合适的物质包括脂肪酸、脂肪醇和长链酯。虽然许多这样的物质(如十二烷酸)作为金属轧制润滑剂的负荷添加剂是已知的，它们的润滑性能一般不是由它们自身去适用于设想的金属成形应用，但是它们的润滑性能不是最重要的。
最好没有金属化合物存在，由于它们通常会削弱粘合剂的性能。例如，金属皂被广泛地用做润滑剂，但它们却不与粘合剂相容。此外在润滑剂的组分中有时含有无机细粒物质，但它们对粘合剂的性能产生不利的影响，这里的粘合剂配制成含有精确含量的无机物质。而且，许多普通的润滑剂以含水乳液的形式，乳液含有表面活性剂。这些可能对被润滑的板的贮存，或对长期粘结性能会产生问题，因此最好不应用于本发明。同样地，聚合有机载体与上面所述的单体物质一样，往往与粘合剂不相容，因此，聚合有机载体也最好不用于本发明。
至少需要用足够的载体，以提供一层足够厚的膜，来可靠地固定含蜡物质颗粒，并且更可以提供附加的表面保护和抑制含蜡颗粒的聚结。根据颗粒的大小，载体膜的厚度为2～15微米可以是令人满意的。细粒含蜡物质与载体的重量比最好保持尽可能的高，这个重量比通常为10∶1到1∶10，较好为1∶1到6∶1，最好为2∶1到5∶1。在上面提到的用于汽车的粘接铝结构的特殊情况下，在此，粘合剂涂在润滑剂上，应用的比率最好是每平方米的金属表面有2～10克润滑剂。
为了简化应用，可把载体溶解或分散在挥发性液体介质中，最好是挥发性有机溶剂如二甲苯，无论如何有机溶剂不溶解含蜡颗粒。润滑剂可配制成合适的粘度，并完全涂到金属表面上，最好是用如粘辊技术，涂成一层均匀的膜。要不然，把在挥发性液体介质中的载体的溶液或分散体涂到金属表面上，并把颗粒含蜡物质喷涂到所生成的膜上。两种情况都有下面的结果，在低于含蜡物质熔点的温度下蒸发挥发性液体后，一层粘性的或最好是固态的载体膜就把含蜡物质的分散颗粒牢固的固定在适当的位置上。
试验粘合剂/润滑剂的相容性由下面的试验来测定。经过脱脂和表面处理的铝5251合金板用润滑剂涂敷(bar-Coatod)，得到一层均匀的和精密的膜。润滑剂在约80℃干燥，涂层重量用重量差来测定。然后把板切割成100毫米×20毫米的板条，在板条上打孔，得到用于搭接模型的有标准尺寸的试块。然后将专利商标ESP105粘合剂手工涂到清洁过的和表面处理过的，但没有润滑过的试块上，并将其中的一个涂粘合剂的试块与每个润滑过的试块牢固的配合，做成搭接件。搭接件在180℃固化30分钟，并测量剪切强度。
可成形性用下面的试验测量。将润滑剂涂到脱脂的直径为10厘米的铝5251合金圆盘上，测定可成形性(E)，例如拱顶压到圆盘中央在划痕的网纹上的变形。
实施例1润滑剂按下列配方配制酰胺蜡‘C’ 20份重量二甲苯 60份重量载体 20份重量酰胺蜡‘C’是一种Hoechst股份公司出售的很高滴点的硬蜡。它在粒度为20～40微米的情况下使用。试验润滑剂对粘合剂的相容性和可成形性，结果列于表1。十二烷酸优于己二酸二辛酯，因为后者在环境温度下是液体。
实施例2润滑剂是基于酰胺蜡‘C’与己二酸二辛酯以各种比例的混合物，二甲苯是按需要作为稀释剂。试验润滑剂对粘合剂的相容性和可成形性，结果列于表2。含蜡和己二酸二辛酯的重量比为4∶1的润滑剂性能最好。
实施例3润滑剂按下列配方配制含蜡原料 32份重量乙二醇单乙基醚 60份重量十二烷酸 8份重量把十二烷酸溶于挥发性溶剂中，并把含蜡物质颗粒在其中搅拌。所使用的各种不同的蜡如下烃A616，Huels股份公司出售的一种费-托(Fischer-Tropsch)蜡;
由Hoechst股份公司出售的聚乙烯蜡EP130，是一种具有高滴点的很硬的蜡;
由Hoechst股份公司出售的聚酰胺蜡‘C’，是一种具有很高滴点的硬蜡;
由Pennine化学公司出售的乙烯双硬脂酰胺(Ebs)，是一种具有很高滴点的硬蜡。
试验润滑剂对粘合剂的相容性和可成形性，结果列于表3。
表1在不同载体中的酰胺蜡C载体 涂层重量 平均粘接强度 可成形性(克/米2) (千牛顿) (E平均)十二烷醇 7.0 3.40 0.068十四烷醇 7.4 3.42 0.068癸酸 7.3 3.48 0.073十二烷酸 7.6 3.44 0.074癸烷-1，10-二醇 8.0 3.54 0.061甘油基单油酸酯 7.8 3.10 0.067己二酸二辛酯 6.5 3.43 0.073无润滑剂 3.60 -表2酰胺蜡‘C’蜡和己二酸二辛酯蜡己二酸二辛酯 总涂层重量 平均粘接强度 可成形性(重量比) (克/米2) (千牛顿) (E平均)- 无润滑剂 3.60 -1∶4 8.1 3.40 0.0701∶1 6.5 3.43 0.0734∶1 8.6 3.56 0.073
表3蜡粒度的影响蜡 涂层重量 粒度 可成形性 粘接强度(克/米2) (微米) (E平均) (千牛顿)烃A616 10.0 40-60 0.069 3.18PE130 7.9 60 0.070 3.18PE130 10.0 10 0.074 3.12酰胺C 8.3 20-40 0.068 3.39酰胺C 5.9 10 0.071 3.46Ebs(乙烯 7.1 20-40 0.083 3.42双硬脂酰胺)4.9＊20-40＊0.080＊3.85＊＊重复测量。
权利要求
1.一种金属成形方法包括把润滑剂涂在金属工件表面上，然后使金属工件形变，其特征在于该润滑剂含有在固体或粘性液体单体有机载体中其软化点高于金属成形温度的一种含蜡物质的分散颗粒。
2.一种用于金属成形的润滑剂含有一种在溶液中的含蜡物质颗粒的分散体或在一种单体有机载体的挥发性液体介质中的分散体，该载体在环境温度下是一种固体或粘性液体。
3.一种形成由成形铝构件粘接在一起的结构的方法，其步骤是把润滑剂涂在铝卷的表面，把润滑的铝卷切割并加工成这些构件，在润滑剂的存在下把粘合剂涂在这些构件上，按所需构形装配这些构件，并固化粘合剂，其特征在于该润滑剂含有在固体或粘性液体单体载体中其软化点高于金属成形温度的一种含蜡物质的分散颗粒。
4.按照权利要求
3的方法，其中的润滑剂载体与粘合剂是相容的。
5.按照权利要求
1、3和4之一的方法，其中含蜡物质颗粒的粒度是5到25微米。
6.按照权利要求
1、3、4和5之一的方法，其中载体的分子量不大于320。
7.按照权利要求
1和3至6之一的方法，其中含蜡颗粒与有机载体的重量比是1∶1到6∶1。
8.按照权利要求
1和3至7之一的方法，其中在每平方米的金属表面上涂2～10克润滑剂。
9.按照权利要求
2的润滑剂，其中含蜡物质颗粒的粒度是5到25微米。
10.按照权利要求
2或9的润滑剂，其中载体的分子量不大于320。
11.按照权利要求
2、9和10之一的润滑剂，其中含蜡颗粒与有机载体的重量比是1∶1到6∶1。
专利摘要
一种金属成型润滑剂含有一种含蜡物质颗粒在溶液中的分散体或在单体有机载体的挥发性液体介质中的分散体，该载体在环境温度下是固体或粘性液体。颗粒可以是5～25微米，挥发性液体可以是二甲苯，载体可以是一种分子量低于320的酯，颗粒与载体的重量比可以是1∶1到6∶1。在负荷下含蜡颗粒提供好的润滑性能而不会聚结。润滑剂与粘合剂是相容的而且容易从工件上除去。
文档编号C10M159/00GK86105107SQ86105107
公开日1988年2月10日 申请日期1986年7月28日
发明者艾伦·罗伯特·达格利什, 马克·霍华德·福斯特, 威廉·弗朗西丝·马威克 申请人:艾尔坎国际有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan