保护金属热加工时不产生锈皮并用作金属热加工的润滑剂的组合物的制作方法_3

文档序号:9568221阅读:来源:国知局
规律的覆盖,因而导致锈皮减少的情 况较差。因此,更细的晶粒尺寸优势在于可实现更好的形成。但是,尤其是在储存时,已知 的小晶粒尺寸(例如小于50微米)的细晶粒材料常常趋于形成团块,因此难以将它们以粉 末形式喷到金属表面上,这使得已知组合物的细晶粒尺寸的优势消失。
[0064] 发明目的
[0065] 因此,本发明的目的是提供用于金属热加工的组合物,该组合物用于保护免于形 成锈皮并用作润滑剂,其中与现有技术相比降低了到目前为止因使用硼化合物作为成分造 成的潜在风险,该组合物具有良好的自由流动和流动性能,就在加热的金属表面上锈皮溶 解和润滑而言该组合物具有良好的性质,当以粉末形式施加时该组合物使得在金属表面上 形成良好的涂层,以及该组合物需要尽可能少的石墨或完全不需要石墨。
【具体实施方式】
[0066]
[0067] 依据本发明,通过保护金属热加工时不产生锈皮并用作金属热加工的润滑剂的组 合物来实现所述目的,该组合物包括细粉末材料的混合物,其中所述混合物至少包含以下 组分:
[0068] (a) 0· 5重量% -10重量%的磷酸氢钙或正磷酸钙化合物、羟磷灰石或其混合物,
[0069] (b) 1重量% -35重量%的脂肪酸、脂肪酸盐或其混合物,
[0070] (c) 1重量% -80重量%的研磨的硼硅酸盐玻璃,相对于该硼硅酸盐玻璃,该硼硅 酸盐玻璃分别包括下述比例的Na、B、Si和A1,所述比例以它们各自的氧化物的重量为基准 计:
[0071 ] 1 重量 % -30 重量 % 的 Na20,
[0072] 2 重量 % -70 重量 % 的 B203,
[0073] 10 重量% -70 重量% 的 Si02,,和
[0074] 0 重量 % -10 重量 % 的 A1203,
[0075] (d) 40重量% -85重量%的缩合的碱金属磷酸盐,
[0076] (e)硼酸、硼酸盐或其混合物,其用量对应于以氧化物表示的0重量% -3. 2重量% 的B203的硼含量,和
[0077] (f)不大于10重量%的石墨,
[0078] 其中所述化合物的平均粒度D50 < 300微米,这根据说明书中标题为"粒度测定" 部分所述的方法来测量。
[0079] 应理解,本发明的润滑剂可包含其它组分,只要它们对所需的有利性质不会造成 明显的负面影响。
[0080] 令人惊讶地发现,尽管根据本发明的组合物不包括任何比例的硼酸盐或硼酸,或 者任选的与基于硼酸盐的已知润滑剂相比该硼酸盐或硼酸的比例只是非常小的,但根据本 发明的组合物非常适于用作保护金属热加工时不产生锈皮并用作金属热加工的润滑剂的 组合物。与已知试剂相比,根据本发明的组合物显著降低了易溶于水的硼酸盐比例给人类 和环境带来的潜在的高风险,在最佳情况下,甚至完全消除了这种风险。当施加到热的金属 表面时,根据本发明的组合物比使用已知润滑剂时更快地形成所需的熔体,并提供良好的 润滑和良好的免于形成锈皮的保护。这通过根据本发明组合成分来实现,就这方面而言,不 管研磨的硼硅酸盐玻璃的比例和小比例的硼酸或硼酸盐,可实现组合物的润滑和保护免于 形成锈皮的要求。
[0081] 根据本发明的组合物的特别优势在于与现有技术相比,显著降低了硼酸盐组分的 溶解度,并具有相当的或甚至更好的效率和功能。降低硼酸盐组分的溶解度通过低比例或 者零比例的如成分(e)所述的硼酸和/或硼酸盐来实现,以及可进一步通过改变如成分(b) 所述的脂肪酸和/或脂肪酸盐与如成分(e)所述的硼酸和/或硼酸盐的比例来影响。在研 磨的硼硅酸盐玻璃中的硼酸盐比例就水溶性来说是极端低劣的。因此,根据本发明的组合 物的优势是,因为低水平的硼酸盐溶解度,使用者可更容易地符合通常适用于废水规定的 高要求,例如如ENIS011885:2007的规定。
[0082] 在本发明的另一优选的实施方式中,组合物的半球温度>400°C。在加热显微镜中, 当测试中的测试主体的灰熔化大致接近半球形状时,到达半球温度。根据本发明的组合物 的半球温度>400°C的优势在于不会过早地到达组合物的熔点,并保留适于施用的粘度。如 果组合物的半球温度低于400°C,那么在600 - 1300°C使用范围的熔体的粘度过低,不能实 现充分的熔体膜。
[0083] 令人惊讶地发现,在根据本发明的用于金属热加工的组合物中,磷酸氢钙和/或 正磷酸钙化合物是特别合适的自由流动辅助添加剂。磷酸二氢钙是不合适的,因为空气中 的湿气会导致其形成团块。
[0084] 在本发明的优选的实施方式中,磷酸钙化合物(a)选自羟磷灰石[Ca5(P0 4)30H]和 磷酸三钙[Ca3(P04)2],且羟磷灰石是特别优选的。
[0085] 在本发明的其它优选的实施方式中,组合物中包含的磷酸钙化合物(a)的量是1 重量% -5重量%。
[0086] 根据本发明的组合物还包括脂肪酸、脂肪酸盐或其混合物,以及其它成分。令人惊 讶地发现,就细颗粒粉末而言,使用脂肪酸或脂肪酸盐显著降低团块形成,并可改善储存耐 受性。虽然无意受限于理论,但申请人猜想脂肪酸或脂肪酸盐沉积在混合物的一种或多种 其它成分的晶粒上,这样阻止或减少晶粒团块形成,并使水分远离晶粒,结果改善了润滑剂 的储存耐受性以及自由流动或流动性能。还假设脂肪酸或脂肪酸盐通过在600 - 1300Γ的 使用范围分解和形成气体缓冲垫,改善润滑效果。
[0087] 在本发明的其它优选的实施方式中,脂肪酸或脂肪酸盐(b)选自下组:具有 6-26个碳原子的饱和以及不饱和脂肪酸,或者它们的盐,优选地选自癸酸、辛酸、正亮氨酸 (caprinic acid)、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、二十二烷酸、二十四 烧酸、錯酸、棕榈油酸、油酸、反油酸、11-十八碳稀酸(vaccenic acid)、二十稀酸(icosenic acid)、芥酸、神经酸、亚油酸、亚麻酸、花生四稀酸、二十碳五稀酸(timnodonic acid)、鲦鱼 酸(clupanodonic acid)以及它们的盐,前提是脂肪酸或脂肪酸盐在>30°C的温度下是固 体形式。特别优选地,脂肪酸或脂肪酸盐是硬脂酸和它们的盐。
[0088] 在本发明的其它优选的实施方式中,混合物中包含的脂肪酸或脂肪酸盐(b)的量 是1重量% -15重量%,优选地1重量% -10重量%,特别优选地3重量% -7重量%。
[0089] 在本发明的其它优选的实施方式中,研磨的硼硅酸盐玻璃(c)的晶粒的平均粒度 D50 < 300微米。研磨的硼硅酸盐玻璃改善组合物在热的金属表面上的均匀分布,以及减少 锈皮形成。在金属加工中涉及的高温下,组合物形成熔体,其中硼硅酸盐玻璃改善熔体的快 速形成并确保在比已知润滑剂更宽的温度范围中快速形成熔体。如果组合物中的研磨的硼 硅酸盐玻璃的平均粒度过大,在施加组合物之后,所需熔体的形成会需要较长时间,这是不 利的。
[0090] 在本发明的其它优选的实施方式中,混合物中包含的硼硅酸盐玻璃(c)的量是3 重量% -80重量%,特别优选地5重量% -15重量%。
[0091] 在本发明的其它优选的实施方式中,缩合的(condensed)碱金属磷酸盐(d)选自 缩合的钠或钾的磷酸盐或它们的混合物,优选选自聚磷酸盐和/或焦磷酸盐和/或偏磷酸 盐或它们的混合物,特别优选选自焦磷酸二钠[Na2H2P207]、焦磷酸三钠[Na 3HP207]、焦磷酸 四钠[Na4P207]、三聚磷酸钠[Na5PA。]、三偏磷酸钠[(NaP0 3)3]、聚磷酸钠[(NaP03)n]、焦磷酸 二钾[Κ2Η2Ρ207]、焦磷酸三钾[Κ 3ΗΡ207]、焦磷酸四钾[Κ4Ρ20 7]、三聚磷酸钾[K5P301Q]、三偏磷酸 钾[(ΚΡ03)3]和聚磷酸钾[(KP03)J或它们的混合物,其中,组分(d)最优选的是三聚磷酸钠 [Na5P3010] 〇
[0092] 已发现,在根据本发明的组合物的混合物中使用聚磷酸盐和/或焦磷酸盐和/或 偏磷酸盐优选地包括但不限于有助于溶解锈皮。
[0093] 在本发明的其它优选的实施方式中,混合物中包含的缩合的碱金属磷酸盐(d)的 量是40重量% -80重量%,优选地40重量% -75重量%。
[0094] 在本发明的其它优选的实施方式中,当包含成分(e)时,根据本发明的组合物 的成分(e)选自硼酸[H3B03]、硼砂[Na2B40 5 (OH) 4 8H20或Na2B407· 10H20]、钠的硼酸盐例如 Na2B40f5H20、Na2B40 7 (不含水)、偏硼酸钠[NaB024H20]和硼酸酐[B203]和它们的混合物。
[0095] 在本发明的其它优选的实施方式中,混合物的平均粒度D50 < 250微米,优选地 < 200微米。相对于已知润滑剂,因为根据本发明的混合物的平均粒度较小,根据本发明的 组合物的自由流动和流动特征显著改善,促进了以粉末形式喷到表面,以及保证更好和更 规整的在金属表面上形成层或涂层。同时,组合依据本发明的混合物的各组分防止或减少 了团块的形成,在使用小晶粒尺寸的根据现有技术的润滑剂的情况下,常常发生团块的形 成,这导致严重的缺陷。
[0096] 在本发明的其它优选的实施方式中,混合物的平均粒度D
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