金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用的製作方法
2023-07-31 07:14:21 3
專利名稱：金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用，尤其涉及一種保護金屬加工鍛造不受損的金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用。
背景技術：
目前，在如合金鋼等金屬型材加工領域，由於在型材裡都不同程度地含有S、P、C等物質，這些微量物質若被氧化將直接影響到金屬型材的使用性能，例如，航空航天零件專用磨具鋼材主要成分是C、Cr, Mo和Al的合金結構鋼在高溫鍛造過程中，其組織結構中的
S、P、C析出和金屬氧化對金屬性能和成型效果以及模具的使用壽命都帶來極大的影響，所以，對這些金屬型材的加工鍛造過程需要採取有效的防護措施。現有技術中，主要採用防護潤滑劑或者其他混合物通過多層塗覆金屬型材表層形成保護塗層，以實現對加工鍛造尤其是高溫鍛造的金屬的保護。但所採用的這些防護潤滑劑普遍容易在加熱過程中對金屬坯料造成侵蝕，並且形成新物質對金屬成型表面和模具表面造成進一步的侵損，例如，在這些防護潤滑劑中普遍採用的矽酸鹽玻璃和硼酸鹽玻璃原料因其較強的鹼性而在應用時對金屬造成嚴重的侵蝕，且被侵蝕的部位極不易清理。尤其是在1000°C等高溫條件下，現有防護潤滑劑的侵蝕現象更為嚴重。因此，亟需研究開發出能夠在加工鍛造中特別是高溫鍛造中對金屬型材進行有效保護的防護潤滑劑，使金屬的性能在鍛造後能夠繼續得到有效的保持和發揮。
發明內容
本發明的目的是，針對現有技術存在的問題，提供一種金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用，使合金鋼等金屬型材在加工鍛造特別是高溫加工鍛造過程中得到有效保護，充分避免所含微量元素氧化或者酸鹼侵蝕金屬造成的損壞，從而保障鍛造後金屬型材的性能得到充分利用和發揮。本發明解決問題的技術方案是:一種金屬防護潤滑劑，其原料組分包括鉛玻璃、堇青石、Gr2O3、粘土、甲基纖維素和水。優選地，所述的防護潤滑劑的原料組分重量百分比如下:鉛玻璃為5% 15%、堇青石為31% 45%、Gr2O3為0% 5%、粘土為0% 5%、甲基纖維素(簡稱M60)為1% 5%、餘量為水。較佳地，在所述的防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的重量百分比優選為8% 12%。較佳地，在所述的防護潤滑劑中，原料堇青石的重量百分比優選為35% 45%。較佳地，在所述的防護潤滑劑中，原料Gr2O3的重量百分比優選為2% 4%。較佳地，在所述的防護潤滑劑中，原料粘土的重量百分比優選為2% 5%。較佳地，在所述的防護潤滑劑中，甲基纖維素的重量百分比優選為2.5% 5%。優選地，所述鉛玻璃為低鹼鉛 玻璃，其原料組成及重量百分比如下=SiO2為27% 37%、PbO 為 60% 70%、K2O 為 0% 5%。
優選地,所述堇青石的原料組成及重量百分比如下:Si02為40% 50%、Al2O3為30.5% 45%、MgO 為 10% 21%。較佳地，所述鉛玻璃的軟化溫度範圍為500°C 600°C、流動溫度範圍為800°C 880。。。優選地,所述鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土均能過200目篩；較佳地,所述鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土的粒徑範圍均為48 μ m 75 μ m,即使所述鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土均分別過200目 300目篩，以便於提高混合效率並保證產品的性能一致。本發明還提供了技術方案:一種金屬防護潤滑劑的製備方法，將本發明的金屬防護潤滑劑的原料按照鉛玻璃與堇青石的混合物、氧化鉻、粘土、水的順序依次加到球磨罐中球磨3小時以上，再加入甲基纖維素繼續球磨15分鐘以上，即得所要製備的金屬潤滑劑；具體各階段的球磨時間根據組分不同進行調整，以所得潤滑劑漿料達到均勻一致為標準。進一步地，將所述鉛玻璃的原料混合加入到碳棒爐中進行充分熔融後，再進行水淬後烘乾即得製備本發明金屬防護潤滑劑所需的鉛玻璃原料；優選地，所述鉛玻璃的原料在碳棒爐中的熔融溫度為950°C 1050°C。進一步地，將所述堇青石的原料混合加入到鑰棒爐中進行充分熔融後，再進行水淬後烘乾即得製備本發明金屬防護潤滑劑所需的堇青石原料；優選地，所述堇青石的原料在鑰棒爐中的熔融溫度為1500°C 1650°C。本發明還提供了一種金屬防護潤滑劑的應用，將本發明金屬防護潤滑劑作為塗料用於1100°C以下的溫度範圍內的金屬型材鍛造保護。進一步地，本發明金屬防護劑作為塗料保護結構鋼等金屬型材時，塗層的厚度優選為1.5mm 2.5mm,具體塗覆方法能夠為刷塗、噴塗、浸塗等方法，其中，噴塗一般2_3次即可，刷塗一般2次即可，浸塗1-2次即可，具體次數以保證優選的塗層厚度為佳，因若塗層厚度過小如低於1.5mm則難以成膜起到`防護作用和降低潤滑效果，若塗層過厚如大於2.5mm則會延長加熱時間，並對金屬成型表面造成一定影響。進一步地，應用本發明金屬防護劑作為塗料保護結構鋼等金屬型材時，待塗層乾燥後方可入爐進一步鍛造加工。本發明金屬防護潤滑劑的原料組成中，低鹼鉛玻璃低溫下即易熔化成膜，能夠保證合金結構鋼等金屬型材在開始氧化前就被防護；堇青石作為高溫骨架填料，能夠確保防護潤滑劑的高溫持久性和粘度控制；水作為溶劑、粘土作為懸浮劑和高溫填料，能夠改善和提高漿料的懸浮效果和高溫持久性；M60(即甲基纖維素)作為懸浮劑和增稠劑，能夠提高漿料的均衡性和懸浮效果。本發明的金屬防護潤滑劑將上述各原料以合理的配比進行有機的融合，依據德國工業標準DIN51730、金屬熱變形用玻璃潤滑劑規範HB7065-94及脫碳層深度測定標準GB224-87進行檢測，在合金結構鋼等金屬型材加工鍛造中塗覆應用本發明金屬防護潤滑劑，能夠完全避免現有潤滑劑常發生的對金屬的侵蝕及成型後塗層難清理的現象。總體上，本發明金屬防護潤滑劑的應用體現了熔膜屏蔽型保護機理，熔膜屏蔽型機理是利用塗層加熱過程中形成緻密牢固的玻璃狀物或玻璃陶瓷狀物，達到隔絕金屬型材內部氣氛與外部氣體的接觸的保護目的；本發明金屬防護潤滑劑的應用不但隔絕外部氣氛保護了金屬型材基體，而且還在熱變形加工中，作為良好的潤滑劑起到了減磨性作用，對金屬保護時間大幅延長，對金屬侵蝕顯著降低，且能夠自行脫落，節約了因塗層塗覆而進行的後續處理工序，從而使金屬性能得到保護，使鍛造質量得到有效提升，充分優化了金屬成型的表面效果和模具的使用壽命，保障了產品品質。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護範圍並不限於此。下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例1—種金屬防護潤滑劑，其原料組分重量百分比如表I所示。上述金屬防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的軟化溫度為500°C，流動溫度為800°C，使其滿足500°C 600°C的軟化範圍及800°C 880°C的流動溫度範圍，從而使金屬防護潤滑劑的軟化溫度得到控制。一種製備上述金屬防護潤滑劑的方法為:將表I所示原料按照鉛玻璃與堇青石的混合物、氧化鉻、粘土、水的順序依次加到球磨罐中球磨3小時，再加入M60繼續球磨15分鐘，即得到金屬防護潤滑劑。在上述金屬防護潤滑劑的製備方法中:原料鉛玻璃的製備是將表I所示鉛玻璃的原料混合加入到碳棒爐中，於950°C進行充分熔融後，再進行水淬後烘乾，即得製備本發明金屬防護潤滑劑所需的鉛玻璃原料；原料堇青石的製備是將表I所示堇青石的原料混合加入到鑰棒爐中，於1500°C進行充分熔融後，再進行水淬·後烘乾，即得製備本發明金屬防護潤滑劑所需的堇青石原料；球磨前還需將原料鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土進行粉碎，使欲加入到球磨罐中的鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土分別過200目篩和300目篩，以使其粒徑範圍為48 μ m 75 μ m,從而使混合效率得到提高的同時，保障所製備的金屬潤滑劑的性能的均勻一致性。依據德國工業標準DIN51730對上述金屬防護潤滑劑進行高溫特徵點測試，性能檢測結果見表I。實施例2一種金屬防護潤滑劑，其原料組分重量配比及性能檢測結果如表I所示，其基本的製備方法及性能檢測方法同實施例1，不同的是:上述金屬防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的軟化溫度為600°C，流動溫度為880°C ；上述金屬防護潤滑劑的製備方法中:表I所示各原料在球磨罐中球磨時間為3.5小時，在加入M60後繼續球磨時間為25分鐘；製備原料鉛玻璃中，表I所示鉛玻璃的原料於1050°C在碳棒爐中充分熔融；製備原料堇青石中，表I所示堇青石的原料於1650°C在鑰棒爐中充分熔融；使欲加入到球磨罐中的鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土分別過200目篩和270目篩，其粒徑範圍均為53 μ m 74 μ m。實施例3一種金屬防護潤滑劑，其原料組分重量配比及性能檢測結果如表I所示，其基本的製備方法及性能檢測方法同實施例1，不同的是:
上述金屬防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的軟化溫度為550°C，流動溫度為840°C ；上述金屬防護潤滑劑的製備方法中:表I所示各原料在球磨罐中球磨時間為4小時，在加入M60後繼續球磨時間為40分鐘；製備原料鉛玻璃中，表I所示鉛玻璃的原料於1000°C在碳棒爐中充分熔融；製備原料堇青石中，表I所示堇青石的原料於1550°C在鑰棒爐中充分熔融；使欲加入到球磨罐中的鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土分別過230目篩和250目篩，其粒徑範圍均為58 μ m 62 μ m。實施例4一種金屬防護潤滑劑，其原料組分重量配比及性能檢測結果如表I所示，其基本的製備方法及性能檢測方法同實施例1，不同的是:上述金屬防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的軟化溫度為570°C，流動溫度為860°C ；上述金屬防護潤滑劑的製備方法中:表I所示各原料在球磨罐中球磨時間為4.5小時，在加入M60後繼續球磨時間為50分鐘；製備原料鉛玻璃中，表I所示鉛玻璃的原料於1020°C在碳棒爐中充分熔融；
製備原料堇青石中，表I所示堇青石的原料於1580°C在鑰棒爐中充分熔融；使欲加入到球磨罐中的鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土分別過240目篩和250目篩，其粒徑範圍均為58 μ m 61 μ m。實施例5一種金屬防護潤滑劑，其原料組分重量配比及性能檢測結果如表I所示，其基本的製備方法及性能檢測方法同實施例1，不同的是:上述金屬防護潤滑劑中，原料鉛玻璃的軟化溫度為560°C，流動溫度為870°C ；上述金屬防護潤滑劑的製備方法中:表I所示各原料在球磨罐中球磨時間為5小時，在加入M60後繼續球磨時間為55分鐘；製備原料鉛玻璃中，表I所示鉛玻璃的原料於980°C在碳棒爐中充分熔融；製備原料堇青石中，表I所示堇青石的原料於1600°C在鑰棒爐中充分熔融；使欲加入到球磨罐中的鉛玻璃、堇青石、Gr203和粘土分別過270目篩和325目篩，其粒徑範圍均為45 μ m 53 μ m。由表I可知，本發明金屬防護潤滑劑作為塗料能夠滿足1100°C以下的溫度範圍內的金屬型材鍛造保護。下面以模鍛過程中氧化損耗量大的合金結構鋼的鍛造保護為例進行說明本發明金屬防護潤滑劑的顯著效果，其中，合金結構鋼的氧化碳溫度在600°C 700°C，模鍛溫度在960°C 1100°C，但本發明金屬防護潤滑劑的應用範圍並不限於此。應用實施例將實施例1至實施例5的金屬防護潤滑劑按照以下方法進行應用:在應用例I中，將實施例1的金屬防護劑作為塗料在合金結構鋼的表面噴塗2次，塗層的厚度為1.5_，室溫下乾燥成膜後，將帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工；
在應用例2中，將實施例2的金屬防護劑作為塗料在合金結構鋼的表面噴塗3次，塗層的厚度為2.5_，室溫下乾燥成膜後，將帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工；在應用例3中，將實施例3的金屬防護劑作為塗料在合金結構鋼的表面刷塗2次，塗層的厚度為2_，室溫下乾燥成膜後，將帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工；在應用例4中，將實施例4的金屬防護劑作為塗料在合金結構鋼的表面浸塗I次，塗層的厚度為1.8_，室溫下乾燥成膜後，將帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工；在應用例5中，將實施例5的金屬防護劑作為塗料在合金結構鋼的表面浸塗2次，塗層的厚度為2.3_，室溫下乾燥成膜後，將帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工。為更加清楚地體現本發明金屬防護潤滑劑的應用效果，在同等條件下將上述各帶塗層的合金結構鋼送入爐中進行鍛造加工的同時，還進行了對比例，在對比例中，將不帶塗層的即不加任何保護的合金結構鋼送入爐中進行同等條件下的鍛造加工。依據金屬熱變形用玻璃潤滑劑規範HB7065-94及脫碳層深度測定標準GB224-87對各應用例應用效果分別進行了檢測和鑑定，所得檢測及鑑定結果如表2所示。由表2可知，從應用例I至應用例5，本發明金屬防護潤滑劑塗層在560°C 700°C開始燒結熔化，在960°C 1100°C開始瞬熔，由於前期的低溫熔化填充了合金結構鋼的空隙使其保護從低溫階段就已經開始，在達到高溫階段如1000°C 1100°C時由於骨料的作用和新晶相的形成，使玻璃相得到豐富，從而實現在高溫階段對合金結構鋼的保護；當在碳棒爐中對塗有本發明金屬防護潤滑劑的合金結構鋼進行加熱鍛造時，在達到高溫階段1000°C 1100°C時仍能夠保持3-5小時豐富的玻璃相，從而實現對合金結構鋼的持續保護；當鍛造結束，在降溫過程中，金屬防護潤滑劑保護塗層自動脫落，在脫落過程中，合金結構鋼表面發生二次氧化，氧化層厚度均低於0.3mm，脫碳層厚度均低於0.3mm，摩擦係數均小於0.13，完全滿足結構鋼鍛造時鍛造精度所要求的範圍，同時，也充分說明本發明金屬防護潤滑劑能夠對1100 °C以下的溫度範圍內的金屬型材鍛造提供長時間的有效保護。同未應用本發明金屬防護潤滑劑的對比例相對照也充分表明，通過應用本發明金屬防護潤滑劑，在鍛造中對金屬起到良好的防護潤滑作用，使合金結構鋼的金屬性能和鍛造質量得到有效保護和提升，充分優化了金屬成型表面效果，從而使鍛造所得模具等部件的使用壽命得到相應的顯著延長，因此，本發明金屬防護潤滑劑適於在金屬型材加工鍛造等需要保護金屬性能的相關領域推廣應用。表I
權利要求
1.一種金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述金屬防護潤滑劑的原料組分包括鉛玻璃、堇青石、Gr2O3、粘土、甲基纖維素和水。
2.根據權利要求1所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述的防護潤滑劑的原料組分重量百分比如下:鉛玻璃為5% 15%、堇青石為31% 45%、Gr203為0% 5%、粘土為0% 5%、甲基纖維素為1% 5%、餘量為水。
3.根據權利要求1所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述鉛玻璃的原料組成及重量百分比如下:Si02為27% 37%、PbO為60% 70%、K2O為0% 5%。
4.根據權利要求1所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述堇青石的原料組成及重量百分比如下:Si02為40% 50%、Al2O3為30.5% 45%、MgO為10% 21%。
5.根據權利要求1所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述鉛玻璃的軟化溫度範圍為500°C 600°C、流動溫度範圍為800°C 880°C。
6.根據權利要求1所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土均能過200目篩。
7.根據權利要求6所述的金屬防護潤滑劑，其特徵在於，所述鉛玻璃、堇青石、Gr2O3和粘土的粒徑範圍均為48 μ m 75 μ m。
8.一種金屬防護潤滑劑的製備方法，將權利要求1-7任一項所述的金屬防護潤滑劑的原料按照鉛玻璃與堇青石的混合物、氧化鉻、粘土、水的順序依次加到球磨罐中球磨3小時以上，再加入甲基纖維素繼續球磨15分鐘以上。
9.一種金屬防護潤滑劑的應用，其特徵在於，將權利要求1-8任一項所述金屬防護潤滑劑作為塗料用於1100°C以下的`溫度範圍內的金屬型材鍛造保護。
全文摘要
本發明涉及一種保護金屬加工鍛造不受損的金屬防護潤滑劑、製備方法及其應用，所述金屬防護潤滑劑的原料組分包括鉛玻璃、堇青石、Gr2O3、粘土、甲基纖維素和水。應用本發明金屬防護潤滑劑不但隔絕外部氣氛保護金屬型材基體，而且還在熱變形加工中，作為良好的潤滑劑起到了減磨性作用，對金屬保護時間大幅延長，無金屬侵蝕現象發生，且在鍛造後能夠自行脫落，節約了因塗層塗覆而進行的後續處理工序，充分實現了對金屬性能的保護，並使鍛造質量得到有效提升，優化了金屬成型的表面效果，從而增強了產品的品質，延長了由此而鍛造成的模具等器件產品的使用壽命，適於在相關領域推廣應用。
文檔編號C10M173/02GK103242943SQ20131014198
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者趙小齊, 於曉傑, 王詠麗, 張然, 邱洪柱, 王 琦 申請人:北京首量科技有限公司