[其他]在冷卻潤滑劑存在下機械加工鋁和鋁合金的方法以及冷卻潤滑劑濃縮物

無效

• 申請號: 87103469
• 申請日: 1987-05-13
• 公開（公告）號: CN87103469A
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發明（設計）人: 埃利那·桑德伯格;羅爾夫·斯科爾德
• 申請（專利權）人: 瑞士貝羅爾公司
• 主分類號: C10M173/00
• 分類號: C10M173/00;//;10522;13304)C10N4020
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳大建,全菁

本發明涉及在水基冷卻潤滑劑存在下機械加工鋁和鋁合金的方法以及用水稀釋后可用作為冷卻潤滑劑的濃縮物。本發明技術特別適用于冷軋。

一般來說，煤油基冷卻潤滑劑適用于鋁的冷軋，但其應用還存在許多不利因素，如烴的排放量大，火災危險性大且冷卻效果有限。冷卻效果差又對生產能力產生不利影響。

因此已提出用含特定添加劑的水基乳液代替煤油基冷卻潤滑劑，其中的添加劑可降低（特別是在高壓下）金屬表面和加工工具之間的腐蝕和/或摩擦。特別是USP4，243，537和歐洲專利申請115，926提出了這種水基潤滑體系，其中包括烷醇胺，羧酸和聚氧化烴的混合物作為潤滑劑和防腐劑。USP3，374，171也公開了用于金屬加工如用于機械加工鐵的類似潤滑劑組合物。

盡管水基冷卻潤滑體系具有盡人皆知的優點，但還不能廣泛用于軋制鋁和鋁合金，因為其中的潤滑劑和防腐劑含量低，致使水銹蝕金屬表面且對加工工具的潤滑和/或防腐效果差。引起金屬鋁表面的水銹（即所謂的百銹）的主要原因是冷卻潤滑劑中添加的有關成分對鋁的防腐效果差。盡管增加潤滑劑和防腐劑的含量無疑會改善潤滑和防腐效果，但在后續的熱處理過程中又會有不希望出現的銹蝕問題，這是因為所用冷卻潤滑劑各成分的殘余物已進行了轉化，并會燒蝕金屬表面。

軋制加工中難于解決的另一問題是在軋制金屬表面上會出現軋痕和其它機械損傷，因為金屬會從正在軋制的金屬坯段上撒裂下來并焊接在軋輥上。在進一步軋制過程中這種不規則軋輥構型會損傷鋁表面。

現已發現可對鋁或鋁合金進行有效的冷軋或熱軋加工，其中可得到令人滿意的潤滑和防腐效果，且在后續的熱處理中金屬表面不會出現不希望有的銹蝕。本發明中這一效果是這樣達到的，即在穩定溶液形態的水基冷卻潤滑劑存在下于至少20～70℃進行機械加工，潤滑劑中含（a）通式為R₁COOH的羧基化合物，其中R₁為具有7～14個碳原子的疏水基團和（b）分子量低于300的烷基烷醇叔胺，胺和羧基化合物之間的堿/酸當量比小于1.0。所謂的“穩定溶液”在本發明中是指在可預見的一段時間即至少1個月內不會分成兩相或多相的溶液。

為獲得上述優點，首要的是堿/酸當量比小于1.0，優選為0.5～0.9。EP-A-115，926和USP3，374，171公開的僅是當量比大大高于1.0的實施方案。在USP3，374，171中，水溶性烷醇胺，諸如三乙醇胺在金屬加工流體中用作防腐劑，羧酸可溶于其中并形成相應的鹽。除作為防腐劑外，烷醇胺還于機械零件上形成殘余物。這意味著烷醇胺的摩爾用量須比羧酸更大。本發明中，為了避免形成退火殘余物，鋁表面上的所有殘余物都必須降到最低限度。這是使用其用量使堿/酸當量比小于1.0的烷基烷醇叔胺來達到的。本發明的這一當量比一般可形成pH小于8.5的冷卻潤滑劑。在空氣中，鋁表面受到氧化，且這一表面在pH約為8.5～9時一般有一等電位點。本發明方法在等電位點的酸側，最好在pH為6～8時進行。

胺化合物的選擇也是至關重要的。本發明的烷基叔胺既有助于形成溶液，又有利于獲得防腐性能，同時還不會形成退火殘余物。當將USP4，243，537公開的組合物用于鋁軋制試驗時，所得鋁薄板呈現出機械損傷且其退火殘余物量不合要求，板面顏色變暗。已發現這些結果至少是部分取決于三乙醇胺的使用。

實際試驗表明，冷卻潤滑劑以穩態溶液而不是乳液存在，這對軋制特性來說是非常重要的。可推測的是，本發明穩態溶液的動力學特性會得到提高，致使金屬表面迅速形成檢驗且覆蓋良好的羧基和烷基醇叔胺保護層，從而阻礙了局部沉淀以及在后續熱處理過程中會引起銹蝕的過量殘余物的形成。另一重要優點是可避免軋制表面上出現機械損傷。

本發明冷卻潤滑劑的再一重要優點是易于進行過濾以除去加工過程中形成的雜質。因此本發明冷卻潤滑劑可重復使用，同時又不會有任何明顯的污染，金屬催化氧化降解或微生物降解等危險。

本發明的冷卻潤滑劑除含有羧基化合物（a）和烷基烷醇叔胺（b）而外，還可含有（c）水溶性有機增溶劑，以改善冷卻潤滑劑的穩定性。增溶劑（c）優選的是包含分子量低于400并具有最高為6個碳原子的疏水基團的極性非離子化合物。為提高潤滑效果，冷卻潤滑劑還可含有（d）極性且主要為疏水性的非離子化合物。

作為羧基化合物中疏水基團R₁，盡管也可為支化不飽和脂肪基，但優選的是衍生自直鏈飽和脂肪化合物，特別優選的是含8～11個碳原子的烷基。適宜羧酸的具體例子為壬酸，癸酸，月桂酸，椰子脂酸及其混合物。