焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液及其应用，该润滑液包括：5～50wt％的基础液；0.1～5wt％的抗磨剂；0.05～5wt％的防锈剂；0.1～6wt％的pH调节剂；0.1wt％的络合剂；以及余量的水，其中，所述基础液为选自水溶性聚醚中的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。该润滑液具有良好的润滑性、清净性、抗磨性和冷却性，并且环境友好无污染。
【专利说明】焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属成型加工领域，具体而言，本发明涉及一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液及其应用。
【背景技术】
[0002]多层复合铝合金管主要应用在车用散热器方面。批量连续生产的高频焊管生产线由多套单体基础设备构成，其中最关键的地方是:高频焊接电源、管材成型机组、矫直机组及成型轧辊、高速飞剪单元等。使用的润滑液应当保证:成型稳定、可靠、成型时边缘不产褶皱、搭接、垂皮等现象，成管后管内剃刀在剔除毛刺的时候没有划伤，而且应具有一定的成型速度，以免焊管产生缺陷，同时具有一定的生产效率，在管材成型、矫直过程中在接触面上由于速度提高，管材表面发生温度急剧上升。为了减少管材成型过程中发生严重磨损或烧结，因而要求润滑剂起到减摩和防止磨损、冷却、润滑的作用，以提高拉拔工艺加工的产量和质量，防止出现表面划伤、皱折、弯曲、偏心、裂纹、断头、金属压入等缺陷。
[0003]铝合金的成型润滑液目前主要采用全油润滑和乳化液润滑，在成型加工过程中要求润滑液有很好的润滑性，而在高速飞剪单元要求润滑液有很好的抗磨性，目前在高频焊接多层复合铝合金管过程中所使用的润滑液主要是乳化液，完全水基的润滑液还没有市售产品，而乳化液存在诸多使用问题，首先石油是不可再生能源，乳化液容易腐败变质，存在环保问题，乳液在使用过程中容易出现铝皂，在成型管材表面容易出现腐蚀等缺陷，同时存在清净性较差的特点。
[0004]通常要求铝材成型润滑液具有较强的润滑性，润滑膜强度大，抗磨性和粘温性好，极压性、冷却性、清洗性和润滑性好，减少成型工具的磨损，有很好的流动剪切应力，提高金属的表面光洁度和规格精度，有一定的化学稳定性和减少出现油斑等特点。确保拉拔后的铝及铝合金管具有高光洁度。水基润滑液由于溶液是单一相，不存在破乳现象，而且不易变质发臭，是未来的润滑液发展方向。
[0005]因此，现有的润滑液有待进一步改进。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液及其应用，该润滑液具有良好的润滑性、清净性、抗磨性和冷却性，并且环境友好无污染。
[0007]在本发明的一个方面，本发明提出了一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液，包括:
[0008]5?50wt%的基础液；
[0009]0.1?5wt%的抗磨剂；
[0010]0.05?5wt%的防锈剂；
[0011]0.1 ?6wt % 的 pH 调节剂；
[0012]0.1wt %的络合剂；以及
[0013]余量的水，
[0014]其中，
[0015]所述基础液为选自水溶性聚醚中的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0016]根据本发明实施例的焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液通过使用水溶性聚醚作为基础液，由于水溶性聚醚具有良好的成膜、润滑性，因此使得所得到的润滑液在金属表面具有很好的铺展性和清净性，从而可以显著提高复合铝合金管的表面光洁度和规格精度，使得所得到的复合铝合金管满足无瑕疵、表面光亮等特点，同时该基础液在水中可以完全溶解成透明溶液，从而可以在铝合金成管过程中可以形成很好的润滑膜，并且可以与其他助剂进行搭配，从而使所得到的润滑液具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性，并且环境友好无污染。
[0017]另外，根据本发明上述实施例的焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液还可以具有如下附加的技术特征:
[0018]在本发明的一些实施例中，所述的润滑液包括:5?20wt%的所述基础液；1?3wt%的所述抗磨剂；0.1?3wt%的所述防锈剂；1?4wt%的所述pH调节剂；0.1wt %的所述络合剂；以及余量的水。由此，可以进一步得到具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性的润滑液。
[0019]在本发明的一些实施例中，所述润滑液的pH为6?10。由此，可以显著提高润滑液的化学稳定性。
[0020]在本发明的一些实施例中，所述基础液的平均分子量为1000?3000。由此，可以进一步提高润滑液的化学稳定性。
[0021]在本发明的一些实施例中，所述抗磨剂为选自水溶性的CS?C20脂肪酸磷酸酯、磷酸丁氧基乙酯、磷酸2-乙基乙酯和磷酸乙二醇酯中的至少一种。由此，可以显著提高润滑液的抗磨性。
[0022]在本发明的一些实施例中，所述防锈剂为选自C8-C20脂肪酸、油酸三乙醇胺和偏硅酸钠中的至少一种，优选脂肪酸和偏硅酸钠中的至少一种。由此，可以显著提高润滑液的防锈性。
[0023]在本发明的一些实施例中，所述pH调节剂为选自二乙醇胺、三乙醇胺和二异丙醇胺中的至少一种。由此，可以进一步提高润滑液的化学稳定性。
[0024]在本发明的一些实施例中，所述络合剂为选自EDTA和朽1檬酸中的至少一种。由此，可以进一步提高润滑液的化学稳定性。
[0025]在本发明的另一个方面，本发明提出了一种焊接多层复合铝合金管的方法，该方法采用上述所述的润滑液对所述复合铝合金管的进行焊接。
[0026]根据本发明实施例的焊接多层复合铝合金管的方法通过使用上述具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性，并且环境友好无污染的润滑液，可以显著提高复合铝合金管的表面光洁度和规格精度，从而使得所得到的复合铝合金管满足无瑕疵、表面光売等特点。
[0027]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是采用实施例2焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液对复合铝合金管进行焊接后的所得铝合金管表面形貌谱图；
[0029]图2是采用对比例的乳化液对复合铝合金管进行焊接后的所得铝合金管表面形貌谱图；
[0030]图3是采用实施例2焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液对复合铝合金管进行焊接后的所得铝合金管表面元素分析数据谱图；
[0031]图4是采用对比例的乳化液对复合铝合金管进行焊接后的所得铝合金管表面元素分析数据谱图。
【具体实施方式】
[0032]下面详细描述本发明的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]在本发明的一个方面，本发明提出了一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液。根据本发明的实施例，该润滑液包括:5?50Wt%的基础液；0.1?5wt%的抗磨剂；0.05?5被％的防锈剂；0.1?调节剂；0.1wt%的络合剂；以及余量的水，根据本发明的具体实施例，基础液可以为选自水溶性聚醚中的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。发明人发现，通过使用水溶性聚醚作为基础液，由于水溶性聚醚具有良好的成膜、润滑性，因此使得所得到的润滑液在金属表面具有很好的铺展性和清净性，从而可以显著提高复合铝合金管的表面光洁度和规格精度，使得所得到的复合铝合金管满足无瑕疵、表面光亮等特点，同时该基础液在水中可以完全溶解成透明溶液，从而可以在铝合金成管过程中可以形成很好的润滑膜，并且可以与其他助剂进行搭配，从而使所得到的润滑液具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性，并且环境友好无污染。
[0034]根据本发明的具体实施例，该润滑液可以包括:5?20wt%的基础液；1?3wt%的抗磨剂；0.1?3?1:%的防锈剂；1?4?1:%的pH调节剂；0.1wt %的络合剂；以及余量的水。由此，可以进一步得到具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性的润滑液。
[0035]根据本发明的实施例，润滑液的pH值并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，润滑液的PH值可以为6?10，优选pH为7?8。由此，进一步提高润滑液的化学稳定性。
[0036]根据本发明的实施例，润滑液中使用的基础液的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用平均分子量为1000?3000的基础液。发明人发现，分子量低于1000的聚醚，虽然具有很好的润滑性，但是抗磨性较差，容易发生磨损，而分子量大于3000的聚醚由于粘度大，润滑性相对较差，由此采用平均分子量为1000?3000的聚醚作为基础液，可以保证所得到的润滑液具有较高的润滑性能和抗磨性能。
[0037]根据本发明的实施例，润滑液中抗磨剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，抗磨剂可以为选自水溶性的CS?C20脂肪酸磷酸酯、磷酸丁氧基乙酯、磷酸2-乙基乙酯和磷酸乙二醇酯中的至少一种。发明人发现，磷酸酯类抗磨剂在边界润滑情况下，可以与金属表面形成边界膜，当接触区温度升高极压剂迅速和金属表面形成无机膜，从而可以起到很好的抗磨减磨作用。
[0038]根据本发明的实施例，润滑液中防锈剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，防锈剂可以为选自C8-C20脂肪酸、油酸三乙醇胺和偏硅酸钠中的至少一种，例如脂肪酸和偏硅酸钠中的至少一种。发明人发现，该类防锈剂具有非极性基团和极性基团，非极性的基团具有亲油性，而极性基团具有亲水性，极性基团有吸附在铝合金表面的倾向，当极性基团吸附在金属表面时，非极性基团定向排列于极性基团的另一端，从而在金属表面形成一层非极性的疏水层，阻止了参与反应的离子等物质的进入，从而达到防锈的目的，进而显著提高润滑液的化学稳定性。
[0039]根据本发明的实施例，润滑液中pH调节剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，PH调节剂可以为选自二乙醇胺、三乙醇胺和二异丙醇胺中的至少一种。发明人发现，该类PH调节剂与本发明的润滑液具有较好的相容性，从而得到具有良好化学稳定性的润滑液。
[0040]根据本发明的实施例，润滑液中络合剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，络合剂可以为选自EDTA和柠檬酸中的至少一种。发明人发现，该类络合剂为具有多功能团的有机络合剂，可以高效分散悬浮水中的沉淀物，并且所产生的垢体可以使沉淀物变为流态化，调整水基润滑液的稳定性，阻止沉淀产生，从而进一步提高润滑液的化学稳定性。
[0041]根据本发明实施例的焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液通过使用水溶性聚醚作为基础液，由于水溶性聚醚具有良好的成膜、润滑性，因此使得所得到的润滑液在金属表面具有很好的铺展性和清净性，从而可以显著提高复合铝合金管的表面光洁度和规格精度，使得所得到的复合铝合金管满足无瑕疵、表面光亮等特点，同时该基础液在水中可以完全溶解成透明溶液，从而可以在铝合金成管过程中可以形成很好的润滑膜，并且可以与其他助剂进行搭配，从而使所得到的润滑液具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性，并且环境友好无污染。
[0042]具体的，润滑液的配制方法如下，将抗磨剂与防锈剂按照预定比例混合均匀，然后将混合物加入预定比例的基础液、PH调节剂和络合剂后搅拌30分钟，配制为均一稳定的溶液，然后加入余量的水(纯净水或去离子水)即可得到焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液。
[0043]在本发明的另一个方面，本发明提出了一种焊接多层复合铝合金管的方法。根据本发明的实施例，该方法采用上述的润滑液对所述复合铝合金管的进行焊接。该方法通过使用上述具有良好的润滑性、清净性、抗磨性、冷却性和化学稳定性，并且环境友好无污染的润滑液，可以显著提高复合铝合金管的表面光洁度和规格精度，从而使得所得到的复合铝合金管满足无瑕疵、表面光亮等特点。
[0044]下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
[0045]实施例1
[0046]配方组成:5?丨％的聚氧乙烯聚氧丙烯醚(平均分子量为1500)、lwt %的磷酸丁氧基乙酯、0.1wt%的油酸三乙醇胺、Iwt%的三乙醇胺、0.1wt%的EDTA以及余量的水；
[0047]制备方法:
[0048]将抗磨剂与防锈剂按照预定比例混合均勻，然后向混合物中加入预定比例的基础液、PH调节剂和络合剂后搅拌30分钟，配制为均一稳定的溶液，然后加入余量的水(纯净水或去离子水)即可得到焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液。
[0049]实施例2
[0050]配方组成:1wt %的脂肪醇聚氧乙烯醚(平均分子量为1000-1500)、1.5?丨％的月桂酸磷酸酯、Iwt %的含有i^一碳酸和偏硅酸钠混合物；2Wt%的三乙醇胺、0.1wt %的EDTA以及余量的水；
[0051]制备方法:同实施例1。
[0052]实施例3
[0053]配方组成:2(^丨％的聚氧乙烯聚氧丙烯醚(平均分子量为2500)、3￥丨％的磷酸乙二醇酯、3wt%的含有油酸三乙醇胺和偏硅酸钠混合物；4wt%的三乙醇胺、0.1wt %的柠檬酸以及余量的水；
[0054]制备方法:同实施例1。
[0055]对比例
[0056]配方组成:40?60wt%的矿物油、10?20wt%的石油磺酸钠、I?1wt %的非离子表面活性剂、I?5wt%的硼酸三乙醇胺、10?20wt%氯化聚烯烃、5?15wt%的三乙醇胺以及余量的水；
[0057]制备方法:首先将硼酸三乙醇胺、氯化聚烯烃、三乙醇胺、少量水按照预定比例混合均匀，然后向混合物中加入预定比例的石油磺酸钠和非离子表面活性剂，将矿物油加热到60摄氏度，然后伴随着搅拌将以上所得到的混合溶液边加入到矿物油中，直至混合均匀，无沉淀，再加人余量水，混合均匀停止加热，得到乳化液。
[0058]评价:
[0059]1、分别对实施例2和对比例所得到润滑液的对复合铝合金管的磨损性能进行评价。
[0060]2、评价指标和测试方法:
[0061]磨损性能测试:实验仪器使用MR-H5型高速环块磨损试验机，高频焊接铝合金管试验机，使用荷兰FEI环境电子扫描显微镜Quanta 200 FEG观测摩擦实验后的金属表面形貌及元素分析，摩擦副为GCrl5轴承钢对招合金块,实验速度分别为lm/s,2m/s,3m/s,4m/
So
[0062]结论:图1为使用实施例2所得润滑液的铝合金管表面形貌谱图，图2为使用对比例所得乳化液的铝合金管表面形貌谱图，图3为使用实施例2润滑液所得铝合金管表面元素分析数据谱图，图4为使用对比例的乳化液所得铝合金管表面元素分析数据谱图。由图可知，采用实施例2的焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液的所得的铝合金管表面非常光滑，无明显划伤，无粘铝，无腐蚀等现象，并且通过元素分析可知使用实施例2的润滑液所得的铝合金管表面氧含量低于使用对比例的乳化液所得的铝合金表面，表明使用全合成水基润滑液润滑的铝合金管表面未被水腐蚀，具有很好的防锈性，同时表面微裂纹很少，无划痕无点蚀现象，几乎没有缺陷产生，而乳化液润滑的铝合金管表面存在点蚀现象，同时润滑性差，存在明显的划痕。与使用乳化液润滑的铝合金管表面相比较，本发明全合成水基润滑液具有很好的防锈性和润滑性，同时具有很好的抗磨性能。从宏观角度看，光泽度和乳化液润滑的铝合金管表面相当，从微观和宏观角度都说明本发明焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液有很好的润滑性，防锈性，同时清净性很好，易清洗。
[0063]另外，本发明的制备方法简单，不用加热，与乳化液相比既节约了能源又有很好的环境友好性，润滑性，防锈性等优点。
[0064]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0065]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种焊接多层复合铝合金管的全合成水基润滑液，其特征在于，包括: 5?50wt%的基础液； 0.1?5界1:%的抗磨齐[J ； 0.05?5界七％的防锈剂； 0.1?6wt%的pH调节剂； 0.1wt %的络合剂；以及 余量的水， 其中， 所述基础液为选自水溶性聚醚中的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的润滑液，其特征在于，包括: 5?20wt%的所述基础液； I?3wt%的所述抗磨剂； 0.1?3wt%的所述防锈剂； I?4wt%的所述pH调节剂； 0.1wt %的所述络合剂；以及 余量的水。
3.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述润滑液的pH值为6?10。
4.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述基础液的平均分子量为1000?3000。
5.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述抗磨剂为选自水溶性的CS?C20脂肪酸磷酸酯、磷酸丁氧基乙酯、磷酸2-乙基乙酯和磷酸乙二醇酯中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述防锈剂为选自C8-C20脂肪酸、油酸三乙醇胺和偏硅酸钠中的至少一种，优选脂肪酸和偏硅酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述pH调节剂为选自二乙醇胺、三乙醇胺和二异丙醇胺中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的润滑液，其特征在于，所述络合剂为选自EDTA和柠檬酸中的至少一种。
9.一种焊接多层复合铝合金管的方法，其特征在于，采用权利要求1?8任一项所述的润滑液对所述复合铝合金管的进行焊接。
【文档编号】C10M169/04GK104450141SQ201410680343
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】张晨辉, 王岩, 雒建斌 申请人:清华大学