一种含铝金属热轧轧制油的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属热加工领域的一种含铝金属热轧轧制油。
【背景技术】
[0002] 通常，纯铝和铝合金材料的热轧温度是300-550°C。与其它有色金属相比，铝的熔 点低、屈服强度低，具有易于粘附轧辊的特性。在热轧过程中，乳材表面易产生粘铝表面缺 陷。尤其当温度越高、道次变形量越大、性质越软（纯铝与软铝合金）时，所谓的"轧辊覆 铝"现象越严重，并由此导致一系列制品缺陷，甚至出现轧件缠辊。这种缺陷经阳极氧化处 理后，显露为黑斑。它降低了轧材表面光洁度，遗传给下一道冷轧工序很难消除的缺陷。如 继续箔轧，乳材将出现孔洞，使箔轧无法继续进行。
[0003] 目前，铝及铝合金材料热轧工序中，一般使用由矿物油、油性剂、乳化剂和水构成 的水包油型乳液。该乳液具有冷却与润滑两种作用，即一方面冷却辊面与轧件、控制辊型， 一方面防粘降摩、提高制品表面质量，故又被称为冷却-润滑液。常见的轧制铝及铝合金材 料所用的乳液多为皂基型乳液，该乳液中油酸与三乙醇胺反应生成三乙醇胺油酸皂。例如 较为典型的59C乳液，由80-85 %的机油或变压器油、10-15 %的油酸及5 %的三乙醇胺配制 成的乳化油，使用时再配成水占90-97%的乳液，由于油酸是过量的，即油酸与三乙醇胺的 质量之比大于等于2。因此会有部分游离的油酸转变成为自由脂肪酸。
[0004] 工作辊在轧制过程中，表面会形成一层由摩擦反应物、油和铝粉构成的润滑膜层。 而轧件表面，由于在各个道次的轧制过程中，表面不断被破坏、更新。轧制油能否在轧件表 面及时形成有效的保护膜层，是关乎优良表面质量的关键。纯铝与IXXX系铝合金，由于本 身质软，在轧制过程中，容易损伤，极易发生粘铝问题，故而对润滑的要求更高。传统的处理 方式，基于皂基型乳化油的特性，大多增加油品的极性组分，即提高有机皂与自由脂肪酸的 含量，以建立形成速度快且牢固的润滑膜层。同时，一般也会提高油品本身的粘度，以增强 高温下油品的附着力。
[0005] 有机皂因其吸附能力强，且稳定分散于水包油型乳液中，有助于提高润滑性能。但 有机皂的含量过高，吸附在轧件表面，不易被冲洗，结果使得表面出现色差、发暗和残油等 系列缺陷，引起表面质量下降。另一方面，过高的皂含量，以及过多的自由脂肪酸存在，使得 乳液不稳定，易于腐败变质，降低了乳液的使用寿命。既增加成本，又会引起环境污染。自 由脂肪酸含量的增加，使得老化后的乳液中，易于累积金属皂（主要为铝皂）。适量的金属 皂，与有机皂搭配，有助于轧件表面的润滑；但金属皂的大量累积，因其本身溶解性差，不稳 定，更易粘附于轧件表面，使得轧件表面出现色差与斑痕，甚至在乳液中形成油泥。
[0006] 基于上述皂基型铝热轧轧制油的特性与消除软铝合金表面粘铝缺陷的经验，寻找 完全或部分替代有机皂与自由脂肪酸的其它类型添加剂，一方面提高有效润滑膜的形成速 度，改善该膜层的强度，一方面保持板面清洁，延长乳液的使用寿命，都很有必要。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种纯铝及铝合金热轧轧制油， 其能改善皂基型铝热轧轧制油在轧制纯铝或IXXX系铝合金材料时的高温润滑性能，消除 传统皂基型铝热轧轧制油粘铝表面的缺陷，赋予纯铝或IXXX系铝合金优异的表面质量，同 时，降低油品中有机皂与自由脂肪酸的含量，提高轧制乳液使用寿命，利于环保和提高经济 效益。
[0008] 实现上述目的的一种技术方案是：一种含铝金属热轧轧制油，包括用以形成三乙 醇胺油酸皂的油酸和三乙醇胺、乳化剂，以及矿物油和酯类，其中油酸与三乙醇胺在该含铝 金属热轧轧制油中的质量百分数之比大于等于2,其特征在于：所述酯类为简单酯和聚脂 肪酸酯的组合物，其中简单酯在该含铝金属热轧轧制油中的含量为15wt. %?30wt. %，聚 脂肪酸酯在该含铝金属热轧轧制油中的含量为Iwt. %?20wt. %。
[0009] 进一步的，聚脂肪酸酯在该含铝金属热轧轧制油中的含量为3wt. %?IOwt. %。
[0010] 进一步的，三乙醇胺和油酸在该含铝金属热轧轧制油中所占的总含量为 5wt. % ?20wt. % 〇
[0011] 进一步的，所述的简单酯为三羟甲基丙烷油酸酯或者棕榈油。
[0012] 进一步的，所述聚脂肪酸酯为：C16_C24的不饱和脂肪酸通过双键反应而形成的 二聚脂肪酸、三聚脂肪酸、多聚脂肪酸或其混合物与C8-C22的饱和或不饱和脂肪醇反应所 形成的酯。
[0013] 再进一步的，所述不饱和脂肪酸包括：十六碳三烯酸，二十烯酸，二十碳三烯酸， 二十二碳五烯酸，二十四碳五烯酸；所述饱和或不饱和脂肪醇包括十四烷醇，十六烯醇，异 硬脂醇，蓖麻油醇，二十二烷醇。
[0014] 进一步的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其在该含铝金属热轧轧制油 中的含量为2wt. %?3wt. %。
[0015] 进一步的，所述乳化剂为聚乙二醇油酸酯和司班60的组合物，其在该含铝金属热 乳乳制油中的总含量为2wt. %?3. 5wt. %。
[0016] 进一步的，所述矿物油为环烷基矿物油、机油或变压器油。
[0017] 进一步的，该含铝金属热轧轧制油中还含有酚类抗氧剂或者甲醛释放类杀菌剂。
[0018] 采用了本发明的一种含铝金属热轧轧制油的技术方案，该技术方案的含铝金属热 轧轧制油中加入了添加剂聚脂肪酸酯。该含铝金属热轧轧制油加入水中，能形成稳定的乳 液，该乳液在轧制纯铝或IXXX系铝合金材料时具有良好的高温润滑性能，消除传统皂基型 铝热轧轧制油粘铝表面缺陷，赋予纯铝或IXXX系铝合金优异的表面质量，同时，降低油品 中有机皂与自由脂肪酸的含量，提高热轧轧制乳液使用寿命，利于环保和提高经济效益。
【具体实施方式】
[0019] 本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实 施例进行详细地说明：
[0020] 本发明的目的在于，基于常规的皂基型，即在含有由油酸和三乙醇胺反应生成三 乙醇胺油酸皂的含铝金属热轧轧制油中再添加入聚脂肪酸酯添加剂，有效改善皂基型含铝 金属热轧轧制油的高温润滑性能，在轧制纯铝和IXXX系铝合金时，消除粘铝表面的缺陷， 提供优异的表面质量。
[0021] 本发明的另一目的在于，使用聚脂肪酸酯类添加剂，能有效降低皂基型含铝金属 热轧轧制油中皂基所占的质量百分比，以及皂基型含铝金属热轧轧制油中自由脂肪酸的质 量百分比，提高轧制乳液的使用寿命，减少排放，利于环保和提高经济效益。
[0022] 其中皂基型含铝金属热轧轧制油中加入的聚脂肪酸酯添加剂可以是由C16-C24 的不饱和脂肪酸通过双键聚合反应而形成的二聚体，即二聚脂肪酸，与C8-C22的饱和或不 饱和脂肪醇反应所形成的酯，可以是由C16-C24的不饱和脂肪酸通过双键聚合反应而形 成的三聚体，即三聚脂肪酸与C8-C22的饱和或不饱和脂肪醇反应所形成的酯，可以是由 C16-C24的不饱和脂肪酸通过双键聚合反应而形成的多聚体，即多聚脂肪酸与C8-C22的饱 和或不饱和脂肪醇反应所形成的酯。也可以是上述三者的混合物。二聚脂肪酸、三聚脂肪 酸和多聚脂肪酸统称聚脂肪酸。必须说明的是，聚脂肪酸上只要有一个羧基与C8-C22的饱 和或不饱和脂肪醇反应即可以算是聚脂肪酸酯。如果聚脂肪酸酯是由聚脂肪酸中的两个羧 基分别C8-C22的不饱和脂肪醇反应而形成，那么用以形成该聚脂肪酸酯的两个C8-C22的 不饱和脂肪醇的双键之间也可以发生聚合反应。聚脂肪酸的分子式为：
[0023]
【主权项】
1. 一种含铝金属热轧轧制油，包括用以形成三乙醇胺油酸皂的油酸和三乙醇胺，乳化 剂、以及矿物油和酯类，其中油酸与三乙醇胺在该含铝金属热轧轧制油中的质量百分数之 比大于等于2,其特征在于：所述酯类为简单酯和聚脂肪酸酯的组合物，其中简单酯在该含 铝金属热轧轧制油中的含量为15wt. %?30wt. %，聚脂肪酸酯在该含铝金属热轧轧制油 中的含量为lwt. %?20wt. %。
2. 根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：聚脂肪酸酯在该含 错金属热乳乳制油中的含量为3wt.%?10wt.%。
3.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：三乙醇胺和油酸在 该含铝金属热轧轧制油中所占的总含量为5wt.%?20wt.%。
4.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述的简单酯为三 羟甲基丙烷油酸酯或者棕榈油。
5.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述聚脂肪酸酯为： C16-C24的不饱和脂肪酸通过双键反应而形成的二聚脂肪酸、三聚脂肪酸、多聚脂肪酸或其 混合物与C8-C22的饱和或不饱和脂肪醇反应所形成的酯。
6.根据权利要求5所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述不饱和脂肪酸 包括：十六碳三烯酸，二十烯酸，二十碳三烯酸，二十二碳五烯酸，二十四碳五烯酸；所述饱 和或不饱和脂肪醇包括十四烷醇，十六烯醇，异硬脂醇，蓖麻油醇，二十二烷醇。
7.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述乳化剂为脂肪 醇聚氧乙稀醚磷酸醋，其在该含错金属热乳乳制油中的含量为2wt.%?3wt.%。
8.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述乳化剂为聚 乙二醇油酸酯和司班60的组合物，其在该含铝金属热轧轧制油中的总含量为2wt.%? 3. 5wt. % 〇
9.根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：所述矿物油为环烷 基矿物油、机油或变压器油。
10. 根据权利要求1所述的一种含铝金属热轧轧制油，其特征在于：该含铝金属热轧轧 制油中还含有酚类抗氧剂或者甲醛释放类杀菌剂。
【专利摘要】本发明公开了金属热加工领域的一种含铝金属热轧轧制油，包括用以形成三乙醇胺油酸皂的油酸和三乙醇胺、乳化剂，以及矿物油和酯类，其中油酸与三乙醇胺在该含铝金属热轧轧制油中的质量百分数之比大于等于2，所述酯类为简单酯和聚脂肪酸酯的组合物，其中简单酯在该含铝金属热轧轧制油中的含量为15wt.％～30wt.％,聚脂肪酸酯在该含铝金属热轧轧制油中的含量为1wt.％～20wt.％。该含铝金属热轧轧制油加入水中，能形成稳定的乳液，该乳液在轧制纯铝或1XXX系铝合金材料时具有良好的高温润滑性能，消除传统皂基型铝热轧轧制油粘铝表面的缺陷，赋予纯铝或1XXX系铝合金优异的表面质量，同时，降低油品中有机皂与自由脂肪酸的含量，提高热轧轧制乳液使用寿命，利于环保和提高经济效益。
【IPC分类】C10N30-06, C10M145-22, C10N30-08, C10N40-24
【公开号】CN104531266
【申请号】CN201410809239
【发明人】陈欢, 陈增太
【申请人】奎克化学（中国）有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月19日