用潤滑劑組合物塗覆金屬表面的方法
2023-05-16 21:18:16
專利名稱:用潤滑劑組合物塗覆金屬表面的方法
用潤滑劑組合物塗覆金屬表面的方法本發明涉及一種用基於聚合物有機材料的水溶液或者分散體形式的潤滑劑組 合物塗覆金屬表面的方法,該潤滑劑組合物含有至少一種水溶性的、含水的和/或水結 合性的氧化物和/或矽酸鹽和至少一種來自離聚物、其它聚合物/共聚物和/或其衍生 物的有機聚合物材料,以及任選的至少一種固體潤滑劑,至少一種摩擦降低劑和/或至 少一種其它添加劑以及相應的潤滑劑組合物,該潤滑劑組合物應當尤其在這個成形製品 (Formkdrper)上的塗層形成之後有助於該金屬成形製品的冷成形。冷成形通常可以在至 多大約450°C的表面溫度進行,但是無需熱輸入。在這種方法中,僅僅在成形和任選的預熱 待成形的工件時才進行加熱。但是,待成形工件的溫度通常是大約20°C。但是,在待成形工 件已經事先加熱到650-850°C或者900-1250°C溫度的情況中,該方法被稱作半熱成形或者 熱成形。雖然成形油通常用於具有相對低程度的變形和相應更低的力的金屬成形製品的 冷成形,但是對於顯著更高的成形程度來說,通常在工件和模具之間使用至少一塗層來作 為隔離層,目的是避免工件和模具的冷焊接。對於後者來說,通常在該工件上提供潤滑劑或 者潤滑劑組合物的至少一塗層,目的是降低該工件表面和成形模具之間的摩擦阻力。冷成 形包括滑動衝壓(拉伸和壓縮組合條件下成形),例如焊接或者無縫管,中空型材,棒,實 心型材或者金屬絲的滑動衝壓,拉伸和/或深衝壓,例如條,片或者中空零件拉伸和/或深衝壓來形成中空零件,冷擠壓(在壓縮條件下成形),例如中空或者實心零件的冷擠壓和/或冷煅,例如金屬絲部件的冷煅來形成連接元件例如諸如螺母或者螺釘坯件。過去,冷成形所用的金屬成形製品近乎僅僅是如下來準備的施用脂肪,油或者油 乳液或者首先用磷酸鋅塗覆,然後用皂類,特別是基於鹼金屬硬脂酸鹽或者鹼土金屬硬脂 酸鹽的皂類,和/或用固體潤滑劑,特別是基於硫化鉬,硫化鎢和/或碳的固體潤滑劑進行 塗覆。但是,含有皂類的塗層在適度力量和適度高溫時具有上面的應用局限。固體潤滑劑僅 僅用於適度重或者重的冷成形操作。對於不鏽鋼的冷成形來說,通常使用氯化石蠟塗層,但 是由於環保原因它們今天已經不太使用了。含硫化物的塗層對於不鏽鋼也具有損害作用。在個別情況中,首先用磷酸鋅塗覆,然後開始用油或者用某些有機聚合物組合物 塗覆。如果需要,將至少一種固體潤滑劑例如諸如二硫化鉬和/或石墨加入到該有機聚合 物組合物中(第二塗層,選擇磷酸鋅作為第一塗層)或者在此基礎上,將至少一種固體潤滑 劑施用到該有機聚合物塗層上作為第三塗層。二硫化鉬可以在至多大約450°C的溫度使用, 石墨可以在至多大約iioo°c的溫度使用,雖然它的潤滑效應直到大約600°c才開始出現。 現今,這些塗層次序是慣常的。DE-A-4445993描述了一種用於冷成形的潤滑劑濃縮物,含有特定性能的聚乙烯, 聚丙烯酸和苯乙烯/丙烯酸共聚物,以及相應的施用該潤滑劑塗層的方法。沒有明確提到 蠟。但是,該潤滑劑體系具有缺點,即,粘度在高溫相對急劇的下降和,即使對於適度的重荷 成形操作來說,它需要另外的固體潤滑劑例如諸如二硫化鉬和/或石墨。該硫化物固體潤
4滑劑特別在高溫時是必需的。但是,它們具有缺點即硫化物不耐水解和容易轉化成為亞硫 酸。如果塗層沒有在冷成形之後立即從工件上除去,則該亞硫酸會容易的引起腐蝕。上述潤滑劑體系不能滿足現今對於成形程度,加壓精度(淨形狀(net-Shape))和 變形速率來說變得明顯更高的要求。另外,還必須考慮環境相容性和工業場所衛生。此外, 過量的潤滑劑殘留物不能沉積到模具的某個點上,因為這會影響工件的加壓精度和增加不 合格品。如果在進行成形之後,塗層和沉積物能夠容易的從工件,模具和設備上除去,則這 是有利的。同一天在同一個專利局申請的密切相關的冷成形方法,它們的組合物和它們 的塗層的專利申請以及它們的優選權申請DE102008000187. 2,DE1020080001864和 DE102008000185.6在此明確引入,特別是還引入它們的物質類型,其物質和含量,引入它們 的實施例和對比例以及引入各自的加工條件。因此提出的目標是一種可選擇的塗覆方法,其使得儘可能環保的塗層能夠以簡單 的和成本有效的方式在金屬工件上(特別是鋼)上形成,並且其在一些實施方案中,如果需 要,適於中等重荷和/或特別重荷冷成形操作。在另外的目標中,該塗層如果需要,應當能 夠在冷成形之後從經成形的工件上簡單地除去。該目標是通過這樣一種製備冷成形的金屬工件的方法來實現的將潤滑劑層(= 塗層)施用到金屬表面上或者(例如用轉化塗層)預塗覆的金屬表面上,其中該潤滑劑層 是通過將該表面與含水的潤滑劑組合物接觸來形成的,該含水的潤滑劑組合物含有至少一 種水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽以及有機聚合物材料,和其中 主要將基於離聚物,丙烯酸/甲基丙烯酸,環氧化物,乙烯,聚醯胺,丙烯,苯乙烯,氨基甲酸 酯,它們的酯和/或它們的鹽的單體,低聚物,低共聚物,聚合物和/或共聚物用作該有機聚 合物材料。令人驚訝地,已經發現甚至在向主要為有機聚合物的組合物中加入非常少量的水 溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽例如諸如水玻璃時,在一些實施方案 中,在其它方面相同的條件下實現了冷成形的顯著改善,並且與不含這些化合物的堪相比 較的潤滑劑組合物相比,可以進行更強烈地成形。另一方面,已經顯示出即使工件帶有在其 它方面主要為有機聚合物的組合物中具有非常高含量的水溶性的、含水的和/或水結合性 的氧化物和/或矽酸鹽的塗層,也能非常有利地成形。對於一些實施方案來說,使用較低的 和/或中等含量的組合物是更佳的。在相對寬的產物範圍內的測試中,已經發現使用本發明的潤滑劑組合物和/或塗 層時,比以前相比,能夠更大程度地一方面省掉另外的基於硫化物潤滑劑(例如由二硫化 鉬製成的潤滑劑)的固體潤滑劑層,和另一方面省掉基於硫化物固體潤滑劑的第三塗層。 在第一種情況中,該固體潤滑劑層是第二塗層,和在第二種情況中,該第三塗層在作為第一 塗層的磷酸鋅層之後。部分的省掉使用固體潤滑劑的可能性不僅代表了顯而易見的在勞動 和成本方面的節約和簡化,而且還節約了至少一種昂貴的,環境不友好的,引起了明顯的發 黑,並且在汙損和腐蝕敏感性方面是有問題的物質。但是在過去,這種產品系列中,用皂類塗覆了大約60%的該產品系列,和剩餘的大 約40%的產品系列是用二硫化鉬和任選的用在每種情況中在磷酸鋅層之後作為第二層的 石墨進行塗覆,這種產品系列今天更可能是首先用磷酸鋅層塗覆,然後用常規的有機聚合物潤滑劑組合物和任選的另外用(如果需要)第三塗層進行塗覆,該第三塗層基於硫化物 固體潤滑劑和任選的另外基於石墨。硫化物固體潤滑劑是全部中等重荷和重荷冷成形操 作所需要的。因為皂類層不能精確的進行冷成形操作(即,經成形的工件沒有高的壓制精 度),因此已經在個別的情況中引入了有機聚合物潤滑劑組合物(其明顯優於皂類塗層), 而不考慮其更高的成本。但是,它沒有水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽 酸鹽。在這種加工次序中,另外的第三塗層對於大約40%的產品系列來說是必需的。如果 將磷酸鋅層用作第一塗層,將本發明的潤滑劑組合物用作第二塗層,則現在僅僅12-20 %的 產品系列需要另外的基於硫化物固體潤滑劑的第三塗層。該本發明的方法特別用於促進、改進和/或簡化金屬成形製品的冷成形。術語「潤滑劑組合物,,表徵了從水相經由乾燥直至已經乾燥的潤滑劑組合物作為 與化學組合物、與相相關的組合物以及與質量相關的組合物方面的階段,而術語「塗層」表 示乾燥的,經加熱的,軟化的和/或熔融的塗層,其是由該潤滑劑組合物在以前形成的和/ 或現在形成的,包括該潤滑劑組合物的化學組合物,與相有關的組合物和與質量有關的組 合物。該含水的潤滑劑組合物可以是分散體或者溶液,特別是溶液,膠體溶液,乳液和/或 懸浮液。它通常的PH是7-14,特別是7. 5-12. 5,或者8-11. 5,特別優選8. 5-10. 5或者9-10。該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層優選含有至少一種水溶性的、含水的和/ 或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽以及至少一種離聚物,至少一種非離聚物和/或至少一 種蠟,以及任選的至少一種添加劑。特別優選在一些實施方案中,它在每種情況中另外含有 至少一種丙烯酸/甲基丙烯酸和/或苯乙烯,特別不是離聚物的聚合物和/或共聚物。在 每種情況中,該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層每個優選含有至少5重量%的至少一 種離聚物和/或非離聚物。該有機聚合物材料優選主要由下列組成基於離聚物,丙烯酸/甲基丙烯酸,環氧 化物,乙烯,聚胺,丙烯,苯乙烯,氨基甲酸酯,它們的酯和/或它們的鹽的單體,低聚物,低 共聚物,聚合物和/或共聚物。這裡術語「離聚物」包括游離的和/或結合的離子成分。氧化物和/或矽酸鹽該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽優選在每種情況中可 以是至少一種的水玻璃,矽膠,矽溶膠,二氧化矽水溶膠,矽酸酯,矽酸乙酯和/或在每種 情況中是至少一種的其沉澱產物,水解產物,縮合產物和/或反應產物,特別是含有鋰_, 鈉-和/或鉀-的水玻璃。優選將基於固體含量為5-85重量%的量的水結合和/或偶合 到該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽上,優選的水含量是10-75重 量%,15-70重量%,20-65重量%,30-60重量%或者40-50重量%,典型的水含量依氧化 物和/或矽酸鹽的類型不同能夠表現出顯著不同的水含量。水可以例如基於下面的情形 來結合和/或偶合到固體上溶解,吸附,潤溼,化學鍵合,孔隙率,複雜的顆粒形狀,複雜的 聚集體形狀和/或中間層。這些結合和/或偶合到水的物質明顯以類似潤滑層方式在潤滑 劑組合物和/或塗層中起作用。還可以使用來自這個種類的兩種或者至少三種物質的混合 物。除了或者代替鈉和/或鉀,可以包含其它的陽離子,特別是銨離子,非鈉和/或鉀離子 的鹼金屬離子,鹼土離子和/或過渡金屬離子。該離子可以是或者可以已經至少部分經取 代。該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽中的水在每種情況中可以 至少部分地作為結晶水,作為在分散體、乳液、凝膠和/或溶膠中的溶劑,吸附、結合到孔空
6間中。至少一種水玻璃是特別優選的,特別是含有鈉的水玻璃。可選擇的或者另外,這裡 還可以含有至少一種氧化物,例如在每種情況中至少一種的二氧化矽和/或氧化鎂和/或 在每種情況中至少一種矽酸鹽,例如在每種情況中至少一種的頁矽酸鹽,改性的矽酸鹽和/ 或鹼土金屬矽酸鹽。優選在每種情況中該至少一種氧化物和/或矽酸鹽是以溶解的形式, 以納米晶體的形式,作為凝膠和/或作為溶膠而存在的。溶液還可以任選地作為膠體溶液 而存在。在該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽是作為顆粒形式存 在的情況中,它優選是作為非常細微的顆粒,特別是平均粒度小於0. 5 μ m,小於0. 1或者甚 至小於0. 03 μ m的顆粒而存在的,該粒度在每種情況中是使用雷射顆粒測量裝置和/或納 米顆粒測量裝置來測量的。該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽有助於提高許多實施 方案中的乾燥的、軟化和熔融塗層的粘度,並且在多種情況下充當了粘合劑,斥水劑和防腐 劑。在水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽中,水玻璃已經表現出特別 有利的行為。通過向該含水的潤滑劑組合物中加入例如2-5重量%的水玻璃(基於固體和 活性物質),與基於同樣的化學基礎,但是沒有加入水玻璃的潤滑劑組合物相比,該乾燥的、 軟化和熔融塗層在許多實施方案中的粘度,特別是在大於230°C時的粘度明顯的升高。作為 結果,在冷成形過程中獲得更高的機械應力成為可能。作為結果,同樣成為可能的是首次將 冷擠壓用於許多組合物和應用,這在不加入水玻璃時是不可用的。由此能夠徹底降低模具 的磨損和模具更換次數。結果也明顯降低了製造成本。在使用其它方面相同的工作條件和相同的基礎組合物的情況中,已經表現出隨著 潤滑劑組合物中水玻璃比例的升高,模具變得更潔淨和更明亮。另一方面,將該潤滑劑組合 物中水玻璃的含量升至多高達固體和活性物質的大約85重量%,並且仍然能夠實現好到 非常好的結果也變成可能。使用大於固體和活性物質的80重量%含量時,磨損增加明顯。 最佳方案顯然在於較低的和/或中等含量範圍中的某處,因為使用非常高的含量時,模具 磨損也再次緩慢增加。雖然已經發現加入二氧化鈦或者氧化鈦硫酸鹽比加入水玻璃具有稍 微更明顯的磨損,但是原則上該添加被證實是有用的。二矽酸鹽的添加也顯示出是有利的。水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽在潤滑劑組合物和/或 由其形成的塗層中的含量優選是固體和活性物質的0. 1-85重量%,0. 3-80重量%或者 0. 5-75重量%,特別優選是固體和活性物質的1-72重量%,5-70重量%,10-68重量%, 15-65重量%,20-62重量%,25-60重量%,30-58重量%,35-55重量%或者40-52重量%, 這是在沒有水份結合和/或偶合到其上時測量的。在該潤滑劑組合物和/或塗層中,水溶 性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽含量與離聚物和/或非離聚物含量的 重量比優選是 0.001 1-0.2 1,特別優選 0.003 1-0.15 1,0.006 1-0.1 1 或 者 0.01 1-0.02 1。離聚物離聚物代表了一種具體類型的聚電解質。它們優選的基本組成為離聚共聚物,任 選的還具有相應的離子,單體,共聚單體,低聚物,低共聚物,聚合物,它們的酯和/或鹽。嵌 段共聚物和接枝共聚物被認為是共聚物的子組。該離聚物優選是基於丙烯酸/甲基丙烯 酸,乙烯,丙烯,苯乙烯,它們的酯和/或鹽的化合物或者至少一種這些離聚物化合物的混 合物。該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層可以不含有離聚物,或者至少一種離聚物的
7含量是固體和活性物質的3-98重量%。至少一種離聚物的含量優選是該潤滑劑組合物和/ 或由其形成的塗層中的固體和活性物質的5-95重量%,10-90重量%,15-85重量%,20-80 重量%,25-75重量%,30-70重量%,35-65重量%,40-60重量%或者45-55重量%。取決 於所期望的性能組合和待成形的特定工件的應用和冷成形操作,該潤滑劑組合物和/或由 其形成的塗層的組成可以是不同導向的,並且可以變化非常大。該潤滑劑組合物和/或由其產生的塗層可以優選包含至少一種離聚物,其的 主要成分是至少一種共聚物,特別是基於聚丙烯酸類(Polyacryl),聚甲基丙烯酸類 (Polymethacryl),聚乙烯和/或聚丙烯的共聚物。離聚物任選地具有下面的玻璃化轉變 溫度Tg :-30°C到+40°C,優選-20到+20°C。該離聚物的分子量優選是2000-15000,特別 優選是3000-12000或者4000-10000。特別優選該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層 包含至少一種基於乙烯丙烯酸鹽/酯(Ethylenacrylat)和/或乙烯甲基丙烯酸鹽/酯 (Ethylenmethacrylat)的離聚物,優選其分子量為3500-10500,特別優選為5000-9500和/ 或玻璃化轉變溫度Tg是-20°C到+30°C。在至少一種基於乙烯丙烯酸鹽/酯和/或乙烯甲 基丙烯酸鹽/酯的離聚物中,丙烯酸鹽/酯含量可以至多大約25重量%。稍微更高的分子 量對於能夠經受住更大的應力的塗層來說會是有利的。因為這裡已經表現出這樣的趨勢, 即,更高分子量的離聚物和更高粘度的組合物在大約100°C至多大約300,350或者400°C數 量級的溫度範圍內能夠對由其產生的塗層經受機械應力的能力產生有利的影響,允許更重 負荷的冷成形操作。特別是在乾燥和/或冷成形過程中,可以任選地發生離聚物的交聯,例 如是在每種情況中與至少一種胺,碳酸酯,環氧化物,氫氧化物,氧化物,表面活性劑和/或 與至少一種含有羧基的化合物的交聯。離聚物在該潤滑劑組合物和/或塗層中的比例越 高,在許多實施方案中越可能進行更重荷的冷成形操作。還加入一些離聚物來保證在冷成 形初始階段的潤滑性和減少摩擦力,特別是在冷工件和冷模具的情況下。對於簡化和/或 弱化冷成形和降低成形溫度來說,這些都是更重要的。至少一種離聚物的熔點在許多實施方案中優選是30_85°C。它的玻璃化轉變溫度 優選小於35°C。至少一種離聚物優選是作為分散體加入的。非離聚物另外,其它有機聚合物組分可以包含在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層 中,特別是包括在聚合物有機材料中,例如諸如基於丙烯酸/甲基丙烯酸,醯胺,胺,芳族聚 醯胺,環氧化物,乙烯,醯亞胺,聚酯,丙烯,苯乙烯,氨基甲酸酯,它們的酯和/或鹽的低聚 物,聚合物和/或共聚物,其不被認為是離聚物(=「非離聚物」)。它們還包括例如基於丙 烯酸,丙烯酸鹽/酯,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸鹽/酯,全芳族聚醯胺,全芳族聚酯,全芳族聚 醯亞胺和/或苯乙烯丙烯酸鹽/酯的聚合物/共聚物。嵌段共聚物和接枝共聚物被認為是 共聚物的子組。根據實施方案不同,它們被用來增加高溫粘度,用作潤滑劑,用作高溫潤滑劑,來 提高粘度,特別是在100-250 V,100-325 V或者甚至100-400!溫度範圍內的粘度,用作耐 高溫物質,用作蠟狀性能的物質,用作增稠劑(=粘度調節劑),用作添加劑,來實現另外的 軟化範圍/軟化點和/或熔融範圍/熔點和/或來配製潤滑劑組合物,該組合物在某些溫 度間隔中具有多個軟化範圍/軟化點和/或熔融範圍/熔點。在其它物質中,一些含丙烯 酸類的聚合物/共聚物和一些苯乙烯丙烯酸鹽/酯可以充當增稠劑。
聚乙烯或者聚丙烯優選可以用丙烯,乙烯,其相應的聚合物進行改性和/或用其 它添加劑例如丙烯酸鹽/酯進行改性。它們可以優選表現出蠟狀性能。它們可以優選表現 出80-250°C中的至少一個軟化範圍/軟化點和/或至少一種熔融範圍/熔點範圍。這些物質的聚合物和/或共聚物優選的分子量範圍是1000-500000。單個物質優 選的分子量範圍是1000-30000,其它物質具有25000-180000和/或150000-350000的分子 量。特別高分子量的物質可以用作增稠劑。丙烯酸和/或苯乙烯丙烯酸鹽/酯的添加也會 具有增稠作用。在一些實施方案中,將一種,兩種,三種,四種或者五種不同的非離聚物加入 到含有離聚物的潤滑劑組合物中和/或加入到塗層中。該潤滑劑組合物和/或由其形成的 塗層優選具有零含量的非離聚物,或者具有佔固體和活性物質的0. 1-90重量%含量的至 少一種非離聚物。特別優選該至少一種非離聚物的含量是潤滑劑組合物或者塗層的固體和 活性物質的0. 5-80重量%,1-65重量%,3-50重量%,5-40重量%,8-30重量%,12-25重 量%或者15-20重量%。各個的或者預混的離聚物和各個的或者預混的非離聚物在每種情況中都可以彼 此獨立的作為溶液,膠體溶液,分散體和/或乳液加入到含水的潤滑劑組合物中。特別優選地,該潤滑劑組合物包含下面的非離聚物,其不是本申請含義內的蠟a)0. 1-50重量%和特別是基本為5-30重量%的蠟狀聚乙烯和/或蠟狀聚丙烯,在 每種情況中具有高於120°C的至少一個軟化範圍/軟化點和/或熔融範圍/熔點,b)0. 1-16重量%和特別是基本為3-8重量%的聚丙烯酸鹽/酯,其分子量範圍為 4000-1500000,特別優選是 400000-1200000 和 / 或c)0. 1-18重量%和特別是2-8重量%的基於苯乙烯,丙烯酸和/或甲基丙烯酸的 聚合物/共聚物,其分子量為120000-400000和/或玻璃化轉變溫度Tg為30-80°C。該離聚物和/或非離聚物,特別是根據b)和C)的聚合物的丙烯酸組分,優選在 施用條件下部分的,特別是主要的或者完全的作為無機和/或有機陽離子鹽來可以至少部 分地存在的。在非離聚物也包含在潤滑劑組合物中的情況中,離聚物與非離聚物含量的重 量比優選是1 3-50 1,特別優選是1 1-35 1,2 1-25 1,4 1-18 1或者 8 1-12 1。該潤滑劑組合物和/或其所產生的塗層在每種情況中至少一種離聚物和/或非離 聚物的總含量優選為O或者固體和活性物質的3-99重量%。該含量特別優選是該潤滑劑 組合物和/或塗層的固體和活性物質的10-97重量%,20-94重量%,25-90重量%,30-85 重量%,35-80重量%,40-75重量%,45-70重量%,50-65重量%或者55-60重量%。基於 非離聚物的增稠劑包括在其中。取決於所計劃的施塗條件和冷成形操作和取決於該潤滑劑 組合物和/或塗層的配方,離聚物和/或非離聚物的含量可以寬的界限中變化。至少一種 含量的至少一種離聚物是特別優選的。整個的有機聚合物材料(該術語的目的是包括離聚物和/或非離聚物,但是不包 括蠟)優選的平均酸值是20-300,特別優選是30-250,40-200,50-160或者60-100。術語 「整個的有機聚合物材料」目的是包括離聚物和/或非離聚物,但是不包括蠟。中和劑如果至少一種離聚物和/或至少一種非離聚物是至少部分中和的,至少部分皂化 的和/或是至少部分作為至少一種有機鹽存在於潤滑劑組合物和/或塗層中,則它是特別
9有利的。術語「中和」在這裡意思是將至少一種具有羧基成分的有機聚合物物質(即,特別 是至少一種離聚物和/或至少一種非離聚物)與鹼性化合物(=中和劑)進行至少部分的 反應,目的是至少部分地形成有機鹽(成鹽反應)。在至少一種酯也在這裡參加反應的情 況中,可能會提到皂化。對於該潤滑劑組合物的中和來說,優選至少一種伯,仲和/或叔胺, 氨和/或至少一種氫氧化物例如氫氧化銨,至少一種鹼金屬氫氧化物例如諸如鋰,鈉和/或 鉀的氫氧化物和/或至少一種鹼土氫氧化物在每種情況中被用作中和劑。特別優選的是加 入至少一種烷基胺,至少一種氨基醇和/或至少一種相關的胺,例如諸如在每種情況中至 少一種烷醇胺,氨基乙醇,氨基丙醇,二甘醇胺,乙醇胺,乙二胺,單乙醇胺,二乙醇胺和/或 三乙醇胺,特別是二甲基乙醇胺,1_( 二甲基氨基)-2_丙醇和/或2-氨基-2-甲基-1-丙 醇(AMP)。至少一種有機鹽,特別是至少一種無機和/或有機陽離子例如銨離子的鹽可以 如下來形成例如將至少一種中和劑加入到至少一種離聚物和/或至少一種非離聚物和/ 或含有至少一種這些聚合物有機材料和任選的至少一種其它組分例如諸如至少一種蠟和/ 或至少一種添加劑的混合物中。成鹽反應可以在該潤滑劑組合物生產之前和/或之中和/ 或在該潤滑劑組合物中進行。中和劑,特別是至少一種氨基醇,通常是在室溫到大約100°C 的溫度,特別是在40-95°C的溫度與至少一種離聚物和/或與至少一種非離聚物形成相應 的鹽。可以設想在一些實施方案中,特別是至少一種氨基醇的情況中,該中和劑可以與水溶 性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽進行化學反應,因此形成了有利於冷成 形的反應產物。在多種實施方案改型中,已經被證明有利的是將至少一種胺,特別是至少一種氨 基醇加入到單個的離聚物,單個的非離聚物,含有至少一種離聚物的混合物和/或含有至 少一種非離聚物的混合物中,來進行含水的潤滑劑組合物的生產。預先的加入通常有利於 進行形成有機鹽的反應。該胺通常與任何的含有羧基基團的有機聚合物材料進行反應,假 定該溫度對於該反應來說是足夠高的。這些反應優選是在相應的聚合物化合物的熔點/熔 融範圍溫度左右或者之上進行的。如果該溫度保持在相應的聚合物化合物的熔點/熔融範 圍之下,則這裡通常將不反應來形成有機鹽。這因此將不能促進經成形的工件的清潔。作 為選擇,剩餘的唯一的可能因此是在高壓和高溫下將相應的聚合物化合物分別和昂貴地進 行反應和/或是加入已經以此方式進行了反應的潤滑劑組合物物質。加入氨的含水的潤滑 劑組合物應當優選不加熱到高於30°C。加入有至少一種胺的含水的潤滑劑組合物優選是保 持在60-95°C的溫度範圍內,在其中進行許多形成胺鹽的反應。加入至少一種中和劑,例如諸如至少一種胺和/或至少一種氨基醇,有助於使得 該有機聚合物材料更容易溶於水和/或更容易水分散。該形成相應鹽的反應優選是用水溶 性的和/或水分散性有機聚合物材料來進行的。特別優選的是將至少一種中和劑,特別是 至少一種胺在不同的組分混合的早期階段加入到含水的潤滑劑組合物中,作為其結果,已 經包含的至少一種有機聚合物材料和/或隨後加入的至少一種有機聚合物材料是可能至 少部分中和的。優選該中和劑是過量加入的和/或是過量的包含在該潤滑劑組合物和/或塗層中 的。該至少一種中和劑,特別是至少一種氨基醇還可以在此用來調整混合物或者含水 的潤滑劑組合物的PH。
有機鹽優於離聚物和/或非離聚物之處在於它們通常比相應的離聚物和/或非離 聚物更容易溶於水和/或更容易水分散。結果,冷成形所產生的塗層和沉積物通常可以更 容易的從經成形的工件上除去。使用有機鹽經常獲得更低的軟化範圍/軟化點和/或更低 的熔融範圍/熔點,這通常是有利的。還可以獲得對於所期望的加工條件來說更好的潤滑 性能。作為有機鹽,胺鹽和/或有機銨鹽是特別優選的。胺鹽是非常特別優選的,因為在 含水的潤滑劑組合物施用之後,它們不會強烈改變其組成,並且它們表現出相對高的水溶 解度和/或水分散性,並因此導致在冷成形之後相當容易地將塗層和沉積物從經成形的工 件上除去。另一方面,使用有機銨鹽時,在該含水潤滑劑組合物施用之後,氨快速逸散,其不 僅會代表一個令人不快的氣味,而且還引起該銨鹽向初始有機聚合物物質的返回反應,其 因此隨後比胺鹽更難以除去。因此所獲得的塗層具有非常好的耐化學品和耐水性。當氫氧 化物用作中和劑時,通常獲得了非常硬和脆的,但是水敏感性的塗層。在該潤滑劑組合物中的至少一種中和劑的含量,特別是至少一種氨基醇的含 量(這具體取決於該離聚物或者非離聚物的酸值)優選在中和反應開始時是0或者可 以是固體和活性物質的0. 05-15重量%,0. 2-12重量%,0. 5-10重量%,0. 8-8重量%,
1-6重量%,1.5-4重量%或者2-3重量%。在一些實施方案中更高的含量會是有利的, 特別是加入至少一種胺的方案,相反在大部分的加入氨和/或至少一種氫氧化物的實施 方案中選擇較低的含量。中和劑的含量,特別是氨基醇的含量與離聚物和/或非離聚物 的含量和/或與有機聚合物材料總含量的重量比優選是0.001 1-0.2 1,特別優選是 0.003 1-0.15 1,0.006 1-0.1 1 或者 0.01 1-0.05 1。本發明的潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層優選具有零含量的有機鹽,或者具 有佔固體和活性物質的0. 1-95重量%或者1-90重量%含量的至少一種有機鹽,該有機鹽 優選是通過中和形成的。至少一種鹽的含量優選是潤滑劑組合物的固體和活性物質的3-85 重量 %,8-80 重量 %,12-75 重量 %,20-70 重量 %,25-65 重量 %,30-60 重量 %,35-55 重 量%或者40-50重量%。在該潤滑劑組合物和/或塗層中,至少一種有機鹽的含量與離聚物 和/或非離聚物的含量的重量比優選是0.01 1-100 1,特別優選是0.1 1-95 1, 1 1-90 1,2 1-80 1,3 1-60 1,5 1-40 1 或者 8 1-20 1。蠟根據本申請中所用的定義,蠟目的是表示一種化合物,其具有確定的熔點,其在熔 融態時具有相當低的粘度,並且其能夠處於結晶形式中。蠟典型地不具有或者基本不具有 羧基成分,其是疏水性的,並且是相當大程度化學惰性的。該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層可以優選包含至少一種蠟,特別是在每種 情況中至少一種石蠟,巴西棕櫚蠟,矽酮蠟,醯胺蠟,基於乙烯和/或丙烯的蠟和/或結晶 蠟。具體的,它可以用來提高形成的和/或已經形成的塗層的滑動性和/或蠕變性能,用 於工件和模具的分離和用於降低摩擦力。優選該潤滑劑組合物和/或塗層中不含蠟或者 包含佔固體和活性物質的0. 05-60重量%的至少一種蠟,這特別優選和具體取決於所用 的條件和整個化學組合物,例如可以處於固體和活性物質的0. 5-52重量%,1-40重量%,
2-35重量%,3-30重量%,4-25重量%,5-20重量%,6-15重量%,7-12重量%或者8_10 重量%。在每種情況中在該潤滑劑組合物和/或塗層中單個蠟的含量優選是固體和活性物質的0. 05-36重量%,特別優選是固體和活性物質的0. 5-30重量%,1_25重量%,2_20重 量%,3-16重量%,4-12重量%,5-10重量%或者6_8重量%。至少一種蠟優選的平均粒度可以是0. 01-15 μ m,特別優選是0. 03-8 μ m或者 0. 1-4 μ m。如果蠟顆粒至少部分地從已形成的塗層上突出來時,則在許多實施方案具有這 些粒度會是有利的。特別是如果冷成形不是過重的和/或如果包含了相對高含量的離聚物,蠟狀物質 和/或水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽時,則可以不加入至少一種 蠟。僅僅對於使用具有非常高的離聚物含量的潤滑劑組合物的重負荷冷擠出來說,才可以 省略蠟的添加。但是,在大部分的實施方案中,加入至少一種蠟是有利的。至少部分軟化的 或者至少部分熔融的塗層在冷成形過程中會附著到待成形的工件上,並且可以在工件和模 具之間形成隔離膜。作為其結果,例如可以避免工件的細紋。在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中,至少一種蠟的含量與離聚物和/ 或非離聚物的總含量的重量比優選是0.01 1-8 1,特別優選是0.08 1-5 1, 0.2 1-3 1,0. 3 1-2 1,0.4 1-1.5 1,0. 5 1-1 1 或者 0.6 1-0.8 1。 作為其結果,不同的含量範圍可以是特別有利的在某些情況中非常低,和在其它情況中非 常高的含量。對於滑動衝壓(Gleitziehen),深衝壓和輕度到適度重荷的冷實心成形操作 (Kaltmassivumformung)來說,推薦的是相對非常高的蠟含量。對於重荷冷擠壓或者困難的 滑動衝壓操作來說,例如諸如實心零件和特別是粗的金屬絲來說,相對低的蠟含量已經被 證明是足夠的。特別優選含有兩種,三種,四種或者大於四種不同的蠟,特別是具有顯著不同的熔 融範圍/熔點和/或粘度的這些蠟。在這種情況中優選的是該潤滑劑組合物和/或由其形 成的塗層具有在相對大的溫度範圍內(當該金屬工件在冷成形作用下受熱時通過這樣的 溫度範圍)的數個相繼的軟化範圍/軟化點和/或熔融範圍/熔點,特別是這樣,即,在該 潤滑劑組合物和/或軟化和/或熔融的塗層的熱和/或機械性能和/或粘度中存在著基本 連續的變化。在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中的蠟通常具有下面的至少一個熔融 範圍/熔點:50-120°C (例如石蠟),80-90°C (例如巴西棕櫚蠟),75-200°C (例如醯胺蠟), 90-145°C (例如聚乙烯蠟)或者130-165°C (例如聚丙烯蠟)。在熔融範圍代替熔點的情況 中,為了簡化,使用該熔融範圍的平均值。為了測量熔融範圍/熔點,使用來自Mettler的 DSC (差示掃描量熱器)822e熱分析儀。該測量在惰性氮氣氛中,使用lOK/min加熱速率,並 且在帶有穿孔蓋子的鋁坩堝中稱重5-20mg的樣品來測量。在該方法過程中還可以在一定 程度上評價蒸發行為。低熔點蠟也可以用在冷成形的初始階段,特別是在使用冷工件和冷 模具情況下,這樣已經確保了潤滑性和減少了摩擦力。另外,甚至可以有利的是使用甚至至 少兩種低熔點蠟(例如至少一種的熔融範圍/熔點Tm是60-90°C或者65-100°C )和/或使 用至少兩種高熔點蠟(例如至少一種的熔融範圍/熔點1是110-150°C或者130-160°C )。 如果這些蠟在這些熔融範圍/熔點範圍內的低的或者高的溫度具有明顯不同的粘度,則這 是特別是有利的,作為其結果,在加熱的和/或熔融的潤滑劑組合物中會建立特定的粘度。 因此,例如高熔點醯胺蠟會沒有高熔點聚乙烯蠟和/或聚丙烯蠟那樣粘稠。蠟的選擇是根據使用條件來進行的,S卩,根據工件和它的複雜性,成形方法,冷成
12形負荷程度以及所預期的工件表面上的最大溫度,但是任選地也考慮在期望的加工範圍 內,特別是在期望的溫度範圍內的某些熔融範圍/熔點。固體潤滑劑和摩擦降低劑(Reibwertminderer)該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層可以包含至少一種固體潤滑劑和/或至少 一種摩擦降低劑。具體的,如果需要高度的變形,則在該潤滑劑組合物,在由其形成的塗層 和/或在基於至少一種固體潤滑劑的塗層上形成的薄膜中,至少一種這樣的添加劑是有利 的。在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中,至少一種固體潤滑劑和/或至少一種摩 擦降低劑的總含量優選是0或者是固體和活性物質的0. 5-50重量%,1-45重量%,3-40重 量%,5-35重量%,8-30重量%,12-25重量%或者15-20重量%。如果需要,一方面至少一種固體潤滑劑可以加入到該潤滑劑組合物中和/或,另 一方面含有至少一種固體潤滑劑的薄膜可以施加到由含水的潤滑劑組合物所產生的塗層 上。當無固體潤滑劑的塗層對於冷成形的性質和負荷程度以及對於工件的複雜性來說不再 足夠時(但是這裡存在著在工件和模具之間發生冷焊接的風險,在經成形工件上發生較大 的尺寸不精確性和/或達到比在工作條件下所預期的成形程度更低程度的變形的風險), 通常用至少一種固體潤滑劑進行工作。因為通常嘗試儘可能不使用固體潤滑劑來工作。二硫化鉬,硫化鎢,硫化鉍和/或無定形和/或結晶碳可以優選用作固體潤滑劑。 因為環保等原因,優選的是不使用重金屬來工作。全部這些固體潤滑劑具有產生嚴重的著 色和嚴重的汙損的缺點。硫化物固體潤滑劑具有這樣的缺點,即,該硫化物不耐水解,並且 容易轉化成亞硫酸。如果含固體潤滑劑的塗層和含固體潤滑劑的沉積物沒有在冷成形之後 立即從工件上除去,則該亞硫酸會容易地引起腐蝕。特別是對於重荷冷成形和在這種操作過程中所引起的中溫到高溫來說,該硫化物 固體潤滑劑是必需的。碳的添加特別是在非常高的溫度和對於相對高的成形程度來說是有 利的。而二硫化鉬可以用於至多大約450°C的溫度,石墨可以用於至多大約1100°C的溫度, 雖然它的潤滑作用在冷成形過程中在大約600°c起才開始出現。因此通常使用的是二硫化 鉬粉,優選特別細微研磨的粉末,與石墨和/或無定形碳的混合物。但是,碳的加入會導致 含鐵材料不期望的滲碳。並且硫化物的添加在不鏽鋼情況下甚至會導致晶間腐蝕。本發明的潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層優選不具有固體潤滑劑或者具有 下面含量的至少一種固體潤滑劑佔固體和活性物質的0. 5-50重量%,1-45重量%,3-40 重量%,5-35重量%,8-30重量%,12-25重量%或者15-20重量%。在其它摩擦降低劑中,例如至少一種下面的物質可以用於該潤滑劑組合物中鹼 金屬硝酸鹽,鹼金屬甲酸鹽,鹼金屬丙酸鹽,磷酸酯,優選作為胺鹽,硫代磷酸鹽例如諸如二 烷基二硫代磷酸鋅,硫代硫酸鹽和/或鹼金屬焦磷酸鹽,後者優選與鹼金屬硫代硫酸鹽相 結合。在許多實施方案中,它們參與了保護層和/或隔離層的形成,該隔離層用於隔離工件 和模具,並且幫助避免在工件和模具之間的冷焊接。但是,在某些情況中,它們會具有腐蝕 作用。因為該含有磷和/或硫的添加劑會與金屬表面發生化學反應。本發明的潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層優選不具有摩擦降低劑或者具有 下面含量的至少一種摩擦降低劑佔固體和活性物質的0. 05-5重量%或者0. 1-4重量%, 特別優選是0. 3-3重量%,0. 5-2. 5重量%或者1-2重量%。添加劑
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該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層在每種情況中可以包含至少一種添加劑。 它/它們可以包含至少一種選自下面的添加劑抗磨損添加劑,矽烷添加劑,彈性體,成膜 助劑,防腐劑,表面活性劑,消泡劑,流動促進劑,殺生物劑,增稠劑和有機溶劑。在該潤滑 劑組合物和/或由其形成的塗層中添加劑的總含量優選是固體和活性物質的0. 005-20重 fi%,0. 1-18 重量%,0. 5-16 重量%,1-14 重量%,1. 5-12 重量%,2-10 重量%,2. 5-8 重 量%,3-7重量%或者4-5. 5重量%。基於非離聚物的增稠劑不包括在這些含量中,並且被 認為是非離聚物。根據計劃的使用條件和冷成形操作,和根據該潤滑劑組合物和/或塗層 的配方,添加劑的含量和選擇會在寬的限值內變化。此外,優選至少一種下面的物質可以用於該潤滑劑組合物中和/或用於由其形成 的凃層中,來充當杭磨損添加劑和/或摩擦改變劑具有高溫穩定性的有機聚合物物質,例 如諸如聚醯胺粉和/或含氟聚合物例如諸如PTFE,這兩個種類的物質都屬於非離聚物,矽 烷/矽烷醇/矽氧烷(=矽烷添加劑),聚矽氧烷,但是特別還有含鈣的磷酸鹽也可以以這 樣的方式使用。本發明的潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層優選不具有抗磨損有機物 質或者具有下面含量的至少一種抗磨損有機物質固體和活性物質的0. 1-10重量%或者 0. 5-8重量%。該含量優選是固體和活性物質的1-6重量%,2-5重量%或者3-4重量%。在測試中,使用不同的含水溶液來預衝洗磷化的工件,乾燥和然後用該潤滑劑 組合物塗覆,該不同的含水溶液具有處於下面濃度範圍的至少一種矽烷添加劑=5-50重 量%,特別是8%,12%和18%的溶液,基於至少一種矽烷/矽烷醇/基於Y-氨基丙基三 乙氧基矽烷,二氨基矽烷和/或1,2_雙(三甲氧基甲矽烷基)乙烷的矽氧烷。可選擇的, 該溶液還可以混入到含水的潤滑劑組合物中。在兩種變化中,這種添加具有明顯提高滑動 性能的作用。具體的對於此目的來說,在每種情況中,在潤滑劑組合物和/或塗層中可以包 含至少一種的醯氧基矽烷,烷氧基矽烷,具有至少一個氨基基團的矽烷例如氨基烷基矽烷, 具有至少一種琥珀酸基團和/或琥珀酸酐基團的矽烷,雙_甲矽烷基矽烷,具有至少一個環 氧基團的矽烷例如環氧丙氧基矽烷,(甲基)丙烯酸根合矽烷,多_甲矽烷基矽烷,脲基矽 烷,乙烯基矽烷和/或化學相應的組成例如前述矽烷的至少一種矽烷醇和/或至少一種矽 氧烷。可以優詵包含至少一種彈件體,特別是羥基封端的聚矽氧燒(優選的分子量大於 90000),來提高滑動性能和抗劃傷性,具體的含量是佔該潤滑劑組合物和/或塗層的固體 和活性物質的0. 01-5重量%或者0. 2-2. 5重量%。可以優選包含至少一種成膜助劑來生產主要的或者完全閉合的有機塗層。在大部 分的實施方案中,用於冷成形的塗層將不是完全閉合的,如果它然後從所成形的工件上再 次除去時,這對於這些目標應用來說是完全足夠的。但是,如果該塗層至少部分的保持在經 成形的至少部分的工件上,則在一些實施方案中加入至少一種成膜助劑會是有利的。在至 少一種成膜助劑的作用下的成膜可以特別地與相應的非離聚物和例如水玻璃一起來進行。 該膜可以特別與離聚物,非離聚物和例如水玻璃一起形成。特別在是在冷成形之後,至少部 分保持在經成形的工件上的塗層(例如諸如在操控組件中)情況下加入成膜助劑。作為 其結果,該工件在這裡可以持久性地抗腐蝕保護。長鏈醇和/或烷氧基化物通常用作成膜 助劑。優選在每種情況中使用至少一種丁二醇,丁基乙二醇,丁基二甘醇,乙二醇醚和/或 在每種情況中使用至少一種聚丙二醇醚,聚四氫呋喃,聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。成膜助劑在該潤滑劑組合物中的含量優選是該潤滑劑組合物和/或塗層的固體和活性物質的 0. 03-5重量%,特別優選是0. 1_2重量%。在該潤滑劑組合物中,有機成膜物的含量與成膜 助劑含量的重量比優選是10 1-400 1,20 1-250 1或者40 1-160 1,特別優 選是 50 1-130 1,60 1-110 1 或者 70 1-100 1。本發明的潤滑劑組合物優詵可以包含至少一種防腐劑,例如諸如基於羧酸鹽/ 酯,二羧酸,有機胺鹽,琥珀酸鹽/酯和/或磺酸鹽/酯的防腐劑。特別是在下面情況的塗層 中,加入這種類型會是有利的該塗層目的是持久性地至少部分地保持在經成形的工件上, 和/或這裡存在著腐蝕例如閃蝕的風險的情況。該至少一種防腐劑優選包含佔該潤滑劑組 合物和/或塗層的固體和活性物質的0. 005-2重量%的含量,特別優選是0. 1-1. 2重量%。該潤滑劑組合物優詵在每種情況中可以包含至少一種表面活件劑,消泡劑,流動 促講劑和/或殺牛物劑。這些添加劑在每種情況中的含量優選佔該潤滑劑組合物和/或塗 層的固體和活性物質的0. 005-0. 8重量%,特別優選是0. 01-0. 3重量%。表面活性劑可以充當流動促進劑。至少一種表面活性劑可以特別是非離子表面活 性劑;這優選是一種具有6-20氧化乙烯基團的乙氧基化的脂肪醇。該至少一種表面活性劑 優選的含量是0. 01-2重量%,特別優選是0. 05-1. 4重量%。消泡劑的添加在某些環境中會 是有利的,目的是抑制形成泡沫的傾向,這特別可以通過加入表面活性劑來增強或著產生。該潤滑劑組合物優選可以包含至少一種MM,其作為聚合物有機增稠劑,屬於 非離聚物,和不屬於非離聚物,而屬於添加劑。優選在每種情況中,將至少一種包含伯和/ 或叔胺的化合物,纖維素,纖維素衍生物,矽酸鹽,例如諸如基於膨潤土和/或至少一種其 它頁矽酸鹽的矽酸鹽,澱粉,澱粉衍生物和/或糖衍生物用於此目的。它優選在該潤滑劑組 合物和/或由其形成的塗層中的含量佔到該潤滑劑組合物和/或塗層的固體和活性物質的 0. 1-12或者1-6重量%。另外,至少一種有機溶劑和/或至少一種溶解促進劑也可以任選的加入和/或包 含在該潤滑劑組合物中。優選地,在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中不包含或者包含不是非常高 含量(例如小於該潤滑劑組合物和/或塗層的固體和活性物質的0. 5重量% )的含氯化 合物,含氟化合物,例如特別是含氟聚合物/共聚物,基於或者含有異氰酸酯和/或異氰脲 酸酯的化合物,蜜胺樹脂,酚樹脂,聚乙烯亞胺,聚氧乙烯,聚乙酸乙烯酯,聚乙烯醇,聚乙烯 酯,聚乙烯吡咯烷酮,具有相對強腐蝕作用的物質,環境不友好的和/或有毒的重金屬化合 物,硼酸鹽,鉻酸鹽,鉻氧化物,其它鉻化合物,鉬酸鹽,磷酸鹽,聚磷酸鹽,釩酸鹽,鎢酸鹽, 金屬粉末和/或在冷成形中常規的皂類,例如鹼金屬和/或鹼土金屬硬脂酸鹽和/或其它 鏈長為大約8-大約22個碳原子的脂肪酸的衍生物。特別是在沒有非聚合物的實施方案中, 優選的是不向該潤滑劑組合物中加入任何的成膜助劑。整體的組合物在許多實施方案中,該潤滑劑組合物具有處於下面範圍的固體和活性物質含量 優選2-95重量%,特別是3-85重量%,4-70重量%或者5_50重量%,10-40重量%,12-30 重量%或者15-22重量%,剩餘的補足到100重量%的含量僅僅是水,或者主要是水,並且 含有至少一種有機溶劑和/或至少一種溶解促進劑。該含水的潤滑劑組合物在它施用到金 屬表面之前,優選保持在運動中。
該含水的潤滑劑組合物當用作所謂的濃縮物時,可以含有優選為12-95重量%, 20-85重量%,25-70重量%或者30-55重量%的固體和活性物質,當用作施加混合物(「浴 液」)時優選的是4-70重量%,5-50重量%,10-30重量%或者15-22重量%。在低濃度時, 加入至少一種增稠劑會是有利的。在本發明的方法中,待冷成形的金屬成形製品可以用該潤滑劑組合物優選潤溼 0. 1秒到1小時的時間。該潤溼時間可以取決於金屬成形製品的性質,形狀和尺寸和取決於 期望的待產生的塗層的膜厚,並且例如長管通常是傾斜引入到該潤滑劑組合物中的,以使 得空氣能夠在延長的時間內特別地在該管的內部選出。將該含水的潤滑劑組合物施用到工 件上可以使用表面技術中的所有常規方法來進行,例如使用手工和/或自動施塗,使用噴 塗和/或浸漬以及還任選的使用壓擠和/或滾塗,任選的在連續浸漬方法中使用。為了優化該潤滑劑組合物,特別應當注意的是調整pH值,調整在遇到的提高溫度 下的粘度和選擇待加入的物質,以適用於該潤滑劑組合物不同組分的階梯狀的軟化範圍/ 軟化點和/或熔融範圍/熔點。待冷成形的金屬成形製品可以在這裡用溫度優選為室溫到95°C,特別是50_75°C 的潤滑劑組合物進行潤溼。如果在潤溼該金屬成形製品時溫度小於45°C,在沒有任何另 外的措施例如諸如用相對強熱的空氣電流吹或者用輻射熱處理時,乾燥通常進行得非常緩 慢;此外,當乾燥過慢時,會發生金屬表面的氧化,特別是腐蝕例如諸如閃蝕。塗層在這裡是由該潤滑劑組合物形成的,在每個變型方案中,其的化學組成不必 對應於含水的潤滑劑組合物的起始組成和相含量,但是其在非常多的變型實施方案中在很 大程度或者完全是對應的。在大部分的變型方案中,沒有交聯反應或者幾乎沒有交聯反應 發生。因為在大部分的實施方案中,主要的或者完全的情況是該含水的潤滑劑組合物在金 屬表面上乾燥。優選對所加入的物質進行選擇,以使得各個聚合物組分(聚合物有機材料的單 體,共聚單體,低聚物,低共聚物,聚合物和/或共聚物)和任選的以及蠟和任何共同作用 的添加劑的軟化範圍/軟化點和/或熔融範圍/熔點分布在這樣的受限於製造者的溫度範 圍內,即,環境溫度或者 20"C, 50°C, 100°C,150"C或者 200°C至 150°C,200"C, 250°C, 300"C, 350°C或者400°C的較高的溫度。作為各個有機聚合物組分的軟化範圍/軟化點和/或熔融 範圍/熔點例如在20-150°C,在30或者80或者120-200°C,在50或者100或者150-300°C 中分布的結果,在每種情況中通過至少一種軟化的和/或熔融的物質降低了在每個在冷成 形過程中所通過的溫度範圍內的摩擦力,並且作為結果,通常還確保了冷成形。塗層用本發明的潤滑劑組合物所生產的潤滑劑層(=塗層)典型的具有這樣的組成, 其很大程度上與該含水的潤滑劑組合物的組成相同,不同之處在於水,任選的有機溶劑和 任選的其它揮發性組分的含量和任選發生的縮合,交聯和/或化學反應。用本發明的潤滑劑組合物所生產的塗層通常的目的是便於冷成形,然後從經成形 的工件上除去。在具體的實施方案中,例如諸如在軸和操控組件中,可以配製本發明的組合 物來使得該塗層特別適於持久性保留在經成形的工件上,例如通過使用至少一種用於熱交 聯的硬化劑成分,至少一種適於輻射固化例如諸如UV固化的樹脂,至少一種光引發劑例如 用於UV固化的光引發劑,和/或至少一種成膜助劑,目的是產生特別高品質的塗層,其在許多變型方案中是閉合的。與其它實施方案的塗層相比,該硬化的、交聯的和/或後交聯的塗 層會表現出耐腐蝕性和硬度的提高。作為較高的或者極高的機械和/或熱要求的特別高品質的塗層來說,已經證明了 這些在其中用本發明的含水的潤滑劑組合物所施加的液態的,初始乾燥的和/或已經乾燥 的塗層是合適的,該塗層在直至至少200°C的溫度時不表現出明顯的軟化和/或僅僅表現 出有限的軟化和/或在直至至少300°C的溫度時僅僅表現出有限的軟化或者沒有軟化。對於拉絲來說,已經證明有利的是在拉絲過程中在處於金屬絲的表面溫度時,發 生了軟化和/或熔融,因此然後形成了均勻的,有吸引力的,沒有絲絨的金屬表面。這同樣 適用於其它滑動衝壓方法和輕度到中度的冷擠壓。由該含水的潤滑劑組合物所施加的塗層優選的塗層重量是0.3_15g/m2,特別是 l-12g/m2,2-9g/m2或者3_6g/m2。該塗層的塗層厚度是根據應用條件來調整的,並且在這裡 可以具體的是 0. 25-25 μ m,優選 0. 5-20 μ m, 1-15 μ m, 2-10 μ m, 3-8 μ m 或者 4-6 μ m 的厚度範圍。作為待成形的工件,通常使用條帶,片,金屬塊(=金屬絲段,型材段,坯體段和/ 或管段),金屬絲,中空型材,實心型材,棒,管和/或具有更複雜形狀的成形製品。待冷成形的金屬成形製品原則上可以由任何的金屬材料組成。它們優選基本上有 下列組成鋼,鋁,鋁合金,銅,銅合金,鎂合金,鈦,鈦合金,特別是結構鋼,高強度鋼,不鏽鋼 和/或用金屬塗覆的鋼,例如諸如鍍鋁的或者鍍鋅的鋼。該工件通常基本由鋼組成。如果需要,該待冷成形的金屬工件的金屬表面和/或它們的用金屬塗覆塗層的表 面可以在用含水的潤滑劑組合物潤溼之前,以至少一種清潔方法進行清潔,全部的清潔方 法原則上都適用於此目的。化學和/或物理清潔可以尤其包含剝離,噴蝕(Strahlen)例如 諸如退火,噴砂,機械脫氧化皮,鹼洗和/或酸洗。化學清潔優選是用有機溶劑脫脂,用鹼性 和/或酸性清潔劑清洗,用酸浸洗/或水衝洗來進行的。酸洗和/或噴蝕主要用於除去金 屬表面的氧化皮。優選的方法是例如在焊接和刮削之後,僅僅退火冷釓的條帶的焊接管,例 如酸洗,衝洗和中和無縫管和例如脫脂和衝洗不鏽鋼金屬塊。由不鏽鋼製成的零件可以與 該潤滑劑組合物進行溼和幹接觸,因為預計沒有生鏽。如果需要,待冷成形的金屬成形製品可以在用本發明的潤滑劑組合物潤溼之前進 行預塗覆。如果需要,該工件的金屬表面可以在用本發明的潤滑劑組合物潤溼之前提供有 金屬塗層,所述的塗層基本由金屬或者金屬合金(例如鍍鋁的或者鍍鋅的)組成。另一方 面,該工件的金屬表面或者它的用金屬塗覆的塗層可以提供有轉化塗層,特別是草酸鹽化 的或者磷化的塗層。轉化塗層優選可以用基於下面物質的含水組合物來形成草酸鹽,鹼金 屬磷酸鹽,磷酸鈣,磷酸鎂,磷酸錳,磷酸鋅或者相應的混晶磷酸鹽,例如諸如磷酸ZnCa。通 常,該金屬成形製品還將無塗層的(即,沒有在前的轉化塗層)用本發明的潤滑劑組合物進 行潤溼。但是,這僅僅在待成形工件的金屬表面已經在先進行了化學和/或物理清潔時才 是可能的。在塗覆了潤滑劑組合物之後,該金屬成形製品優選是徹底乾燥的,特別是用熱空 氣和/或輻射熱乾燥。這通常是必需的,因為塗層中的水份通常會在冷成形過程中產生問 題,這歸因於否則塗層不能充分形成和/或歸因於會形成較差質量的塗層。在這種情況中, 通常還會快速發生腐蝕。
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令人驚訝地,使用足夠的乾燥時,本發明的塗層具有這樣良好的品質,以至於通過 仔細的處理,該用金屬塗覆的成形製品沒有被損壞,並且也沒有部分侵蝕。根據本發明塗覆的金屬成形製品可以用於冷成形,特別是用於例如管,中空型材, 棒,其它實心型材和/或金屬絲的滑動衝壓,用於例如條帶,片和/或中空零件的拉伸和/ 或深衝壓,來形成中空零件,用於例如中空和/或實心零件的冷擠壓和/或用於例如金屬絲 段的冷頂鍛來形成連接元件例如諸如螺母和/或螺杆坯體,還可以在某些情況中連續的進 行數個,任選的甚至數個不同的冷成形操作。在本發明的方法中,經成形的工件優選在冷成形之後,可以至少部分地清潔潤滑 劑組合物剩餘的塗層和/或沉積物。在本發明的方法中,如果需要,該塗層可以在冷成形之後至少部分地持久保持在 經成形的工件上。該目標還可以通過本發明的潤滑劑組合物來實現,該組合物用於施加到待成形的 工件上和冷成形。該目標還可以通過這樣的塗層來實現,該塗層已經由本發明的潤滑劑組合物形 成。還涉及本發明的潤滑劑組合物的用途,其用於施加到待成形的工件上和冷成形, 以及涉及到本發明塗層用於冷成形和任選的還可以作為持久性保護塗層的用途。令人驚訝地,已經發現甚至加入非常少的水溶性的、含水的和/或水結合性的氧 化物和/或矽酸鹽(特別是水玻璃)會導致本發明塗層的顯著改進(但是大的加入量同樣 如此),這導致了在在其它方面相同條件下的冷成形的明顯改進,並且與不含這些化合物的 堪相比較的潤滑劑組合物相比,其能夠用於更強烈的冷成形。此外,與沒有這種加入的堪相 比較的塗層相比,在更大的作用力和處於更高的溫度情況下,還可以使用本發明的塗層,而 無需加入固體潤滑劑和無需在冷成形操作中施用單獨的固體潤滑劑塗層。此外,這種加入 還具有明顯的防腐蝕作用。令人驚訝地,還發現本發明的冷擠壓,特別是鋼塊的冷擠壓的進行具有特別低的 摩擦力和最優選不破壞模具,甚至當使用明顯提高的力量時也是如此。因此可能的是在冷 成形過程中生產塗層,其用於極端壓力領域和最大磨損減少領域二者,提高了成形精度和/ 或提高了變形速度,其可以在一鍋法中例如通過浸漬、取出和乾燥來簡單的、可再現的和成 本有效的來施用。本發明的實施例和對比例在用高速混合器強力攪拌的同時製備含水的潤滑劑濃縮物,作為首次加料,使用 去離子水和任選的加入中和劑例如諸如氨基醇。一方面,組合物(A)是用氨基醇起始準備 的,其初始保持在80_95°C的溫度,另一方面,組合物(B)是用銨成分起始準備,其在整個期 間內保持在室溫和/或至多30°C。使用氨基醇和銨離子成分來中和(=有機鹽的形成)和 來在含水的組合物中獲得有機鹽。使用潤滑劑組合物(A)和(B)作為混合物、潤滑劑濃縮物和浴液原則上進行同樣 的程序。首先,將基於乙烯丙烯酸鹽/酯的至少一種離聚物加入到預先置入的水中,部分的 作為分散體。為此目的,將混合物(A)持續保持在80_95°C的溫度,並且用高速混合器強力 攪拌來進行中和以及成鹽。在一些時間之後,在該操作過程中形成了透明的液體。使用混合物(B),加入至少一種有機銨鹽的至少一種分散體形式的至少一種基於乙烯丙烯酸鹽/ 酯的離聚物,並且用高速混合器連續強力攪拌。然後,將開始為溶解和/或分散形式,然後 為粉末形式的非離聚物加入混合物(A)和(B)中,並且使用高速混合器進行強力的和延長 時間的攪拌。為此目的,在混合物㈧中,將溫度重新降低到60-70°C的範圍。另外,其它添 加劑例如殺生物劑,潤溼劑和防腐劑根據需要加入,並且最後加入至少一種增稠劑來調整 粘度。如果需要,過濾每個濃縮物,並調整PH。為了塗覆待成形的金屬工件,用去離子水適 當稀釋每個濃縮物,並且如果需要,調整PH。將帶有含水潤滑劑組合物的浴液持續地輕輕攪 拌,並且保持在50-70°C (浴液Α)或者15-30°C (浴液B)的溫度。將硬化碳鋼C15的金屬塊(1. 0401,90-120HB,直徑大約是20mm,高度大約是20mm) 用鋅-鈣比為70 30的磷酸ZnCa進行非電解磷化(=無電鍍)。該磷化金屬塊用聚合物 和主要根據本發明的含水的潤滑劑組合物的塗覆是如下來進行的浸漬lmin,然後在循環 空氣爐中在60-65°C乾燥lOmin。這些雙面塗覆的,乾燥的金屬塊然後在壓機中,通過300 噸的反向擠壓來冷成形。在表1和2中,給出了用於特定冷成形操作的潤滑劑組合物和由其在磷酸ZnCa塗 層上形成的塗層的適合性以及它們的成形程度。補足到100重量%的其它物質由添加劑和 固體潤滑劑構成,僅僅列出了後者。作為離聚物,使用了乙烯丙烯酸鹽/酯和/或乙烯甲基 丙烯酸鹽/酯(「乙烯丙烯酸鹽/酯」)。「銨聚合物」指的是非離聚物的有機聚合物銨鹽, 其是作為分散體加入的。雖然在這些表中,不同量和類型的水溶性的、含水的和/或水結合 性的氧化物和/或矽酸鹽例如諸如水玻璃是以相同的基礎組合物來變化的,在表2中,表示 了水玻璃含量變化的各種各樣的基礎組合物。在添加劑中,僅僅列出了固體潤滑劑,這是為 什麼固體和活性物質的總和加起來不是100重量%的原因。與B和D型離聚物相比,A和C 型的離聚物具有稍高的分子量和明顯高得多的熔融粘度(在高溫的粘度,特別是在軟化和 /或熔融範圍的粘度)。A和B型離聚物是在含水的潤滑劑組合物生產過程中與氨基醇反應 的。C和D型離聚物具有銨成分,並且已經作為有機鹽加入了。表1 對於不同的類型和量的水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽 酸鹽例如諸如水玻璃來說,用於特定冷成形操作的含水的潤滑劑組合物的組成(給出了固 體和活性物質,單位為重量% )和由其在磷酸ZnCa塗層上形成的塗層的適合性和它們的成 形程度。表2 對於許多不同的基礎組合物(具有含量不同的水玻璃)來說,用於特定冷成 形操作的含水的潤滑劑組合物的組成(給出了固體和活性物質,單位為重量%)和由其在 磷酸ZnCa塗層上形成的塗層的適合性和它們的變形,並且該成形程度從左到右增加。冷程序操作-M =拉伸,GZ =滑動衝壓,HF =液壓成形(Hydroforming),KFP =冷 擠壓,KS =冷頂鍛,TP =擺動擠壓,TZ =深衝壓固體潤滑劑G =石墨,M = 二硫化鉬計算得到的份額,和任選的過量份額,以使得總和大於100重量%,因為至少一 部分離聚物和非離聚物是作為鹽存在的。離聚物
權利要求
用於製備用於冷成形的金屬工件的方法,該方法通過將潤滑劑層(=塗層)施用到金屬表面上或者預塗覆的金屬表面上而進行,特徵在於該潤滑劑層是通過將該表面與含水的潤滑劑組合物接觸來形成的,該含水的潤滑劑組合物含有至少一種水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽以及有機聚合物材料,和其中主要將基於離聚物,丙烯酸/甲基丙烯酸,環氧化物,乙烯,聚醯胺,丙烯,苯乙烯,氨基甲酸酯,它們的酯和/或它們的鹽的單體,低聚物,低共聚物,聚合物和/或共聚物用作該有機聚合物材料。
2.根據權利要求1的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層含有佔固 體和活性物質的3-98重量%的至少一種離聚物。
3.根據權利要求1或2的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層含有 至少一種水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽,以及至少一種離聚物, 至少一種非離聚物和/或至少一種蠟,以及任選的至少一種添加劑。
4.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧 化物和/或矽酸鹽在每種情況中是至少一種水玻璃,矽膠,矽溶膠,二氧化矽水溶膠,矽酸 酯,矽酸乙酯和/或在每種情況中是至少一種它們的沉澱產物,水解產物,縮合產物和/或 反應產物。
5.根據權利要求4的方法,特徵在於在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中的 該水溶性的、含水的和/或水結合性的氧化物和/或矽酸鹽含量為佔固體和活性物質的 0. 1-85 重量 %。
6.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該離聚物基本由下列組成離聚共聚物, 任選地連同相應的離子,單體,共聚單體,低聚物,低共聚物,聚合物,它們的酯和/或它們 的鹽。
7.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層包 含另外的有機聚合物組分,該組分不被認為是離聚物(=「非離聚物」),例如諸如基於丙烯 酸/甲基丙烯酸,醯胺,胺,芳族聚醯胺,環氧化物,乙烯,醯亞胺,聚酯,丙烯,苯乙烯,氨基 甲酸酯,它們的酯和/或它們的鹽的低聚物,聚合物和/或共聚物。
8.根據權利要求7的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層含有佔固 體和活性物質的0. 1-90重量%的至少一種非離聚物。
9.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於至少一種離聚物和/或至少一種非離聚物 是至少部分中和的、至少部分皂化的和/或至少部分作為至少一種有機鹽存在於該潤滑劑 組合物和/或該塗層中的。
10.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於在每種情況中,至少一種伯、仲和/或叔 胺,氨和/或至少一種氫氧化物,特別是至少一種氨基醇,被用作中和劑來中和該潤滑劑組 合物。
11.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層 包含至少一種蠟,特別是在每種情況中至少一種石蠟,巴西棕櫚蠟,矽酮蠟,醯胺蠟,基於乙 烯和/或丙烯的蠟和/或結晶蠟。
12.根據權利要求11的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層含有佔 固體和活性物質的0. 05-60重量%的至少一種蠟。
13.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層包含至少一種固體潤滑劑和/或至少一種摩擦降低劑。
14.根據權利要求13的方法,特徵在於在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中的 至少一種固體潤滑劑和/或至少一種摩擦降低劑的總含量優選是0或者是固體和活性物質 的0. 5-50重量%。
15.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層 包含選自下面的至少一種添加劑固體潤滑劑,摩擦降低劑,磨損保護添加劑,矽烷添加劑, 彈性體,成膜助劑,防腐劑,表面活性劑,消泡劑,流動促進劑,殺生物劑,增稠劑和有機溶 劑。
16.根據權利要求15的方法,特徵在於在該潤滑劑組合物和/或由其形成的塗層中的 添加劑總含量是固體和活性物質的0. 005-20重量%。
17.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於待冷成形的金屬工件的金屬表面和/或 它們的被金屬塗覆的塗層表面在用所述含水潤滑劑組合物潤溼之前,用至少一種清潔方法 進行清潔。
18.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該工件的金屬表面和/或它的被金屬塗 覆的塗層表面具有轉化塗層。
19.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於該轉化塗層是用含水組合物來實施的,該 含水組合物基於草酸鹽,鹼金屬磷酸鹽,磷酸鈣,磷酸鎂,磷酸錳,磷酸鋅或者相應的混合晶 體磷酸鹽,例如諸如磷酸ZnCa。
20.根據前述權利要求之一的方法,特徵在於在冷成形之後,至少部分地清潔經成形的 工件以除去保留的該潤滑劑組合物的塗層和/或沉積物。
21.權利要求1-19之一的方法,特徵在於在冷成形之後,該塗層至少部分地持久保留 在經成形的工件上。
22.根據權利要求1-16之一的潤滑劑組合物,其用於施加到待成形的工件上和用於冷 成形。
23.塗層,其是由權利要求22的潤滑劑組合物形成的。
24.根據權利要求1-16之一的潤滑劑組合物用於施加到待成形的工件上和用於冷成 形的用途。
25.根據權利要求23的塗層用於冷成形和任選地還用作持久的保護塗層的用途。
全文摘要
本發明涉及一種製備用於冷成形的金屬工件的方法,該方法通過將潤滑劑層施用到金屬表面上或者已經預塗覆的金屬表面(例如用轉化塗層)上而實施,其中該潤滑劑層是通過將該表面與含水的潤滑劑組合物接觸來形成的,該潤滑劑組合物含有至少一種水溶性的、含水的和/或水結合的氧化物和/矽酸鹽,並含有有機聚合物材料,並且其中主要將基於離聚物,丙烯酸/甲基丙烯酸,環氧化物,乙烯,聚醯胺,丙烯,苯乙烯,氨基甲酸酯,它們的酯和/或它們的鹽的單體,低聚物,低共聚物,聚合物和/或共聚物用作該有機聚合物材料。本發明還涉及相應的潤滑劑組合物,由其形成的潤滑劑層及其用途。
文檔編號C10N50/08GK101983233SQ200980111861
公開日2011年3月2日 申請日期2009年1月26日 優先權日2008年1月30日
發明者K-D·尼特爾, U·勞 申請人:凱密特爾有限責任公司