專利名稱:金屬成型潤(rùn)滑劑的制作方法
一種金屬成形潤(rùn)滑劑必須符合許多要求，因?yàn)樵诮饘俪尚尾僮髦?，這許多不同的形變條件對(duì)潤(rùn)滑劑有不同的要求。由于潤(rùn)滑劑的規(guī)格不僅包括潤(rùn)滑性能，而且包括其他的要求，例如防止金屬表面磨損或其他偶然的損傷、使用方便、粘度、容易除去、成本和對(duì)人體的健康及安全的因素，所以潤(rùn)滑劑的規(guī)格就更復(fù)雜化。在一個(gè)具體的應(yīng)用中，把鋁板成形為形成粘接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，另外的要求可能是潤(rùn)滑劑與其后所用的涂料的相容性。大多數(shù)潤(rùn)滑劑是為特殊應(yīng)用而配制的均相調(diào)合物，在此應(yīng)用中，潤(rùn)滑劑的一個(gè)或多個(gè)性能都優(yōu)于其他的性能，但這不過(guò)是不同需要的綜合考慮。
多相潤(rùn)滑劑也是眾所周知的，例如，潤(rùn)滑物質(zhì)分散在水或其他揮發(fā)性介質(zhì)中的分散體。但是，這樣的潤(rùn)滑劑是要用在金屬工件上，并且揮發(fā)性介質(zhì)蒸發(fā)，在金屬工件上留下連續(xù)的均相潤(rùn)滑劑膜。
為了達(dá)到金屬成形潤(rùn)滑劑性能的平衡，通常使用一定范圍的油料、蠟、脂肪酸的金屬鹽和偶爾用聚合物，其中的每一種物質(zhì)對(duì)特殊應(yīng)用都是有利的。在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，沒(méi)有一種物質(zhì)能夠提供上述所有各種要求的最佳性能。能夠配制一種滿足這些條件的具有合意性能的特定組合的潤(rùn)滑劑，這是人們所希望的。
本發(fā)明是基于這樣的想法能提供的潤(rùn)滑劑不以連續(xù)膜的形式，而以分散的固體顆粒形式，在工作期間，這些顆粒保護(hù)金屬表面，但又不聚結(jié)形成連續(xù)的膜。
一方面，本發(fā)明提供一種金屬成形方法，其包括將潤(rùn)滑劑涂到金屬工件的表面，然后進(jìn)行工件形變，其特征在于該潤(rùn)滑劑含有含蠟物質(zhì)的分散顆粒，該含蠟物質(zhì)在固體或粘性液體單體有機(jī)載體中具有高于金屬成形溫度的軟化點(diǎn)。
另一方面，本發(fā)明提供一種金屬成形潤(rùn)滑劑，其含有含蠟物質(zhì)顆粒分散在溶液中的分散體，或分散在單體有機(jī)載體的揮發(fā)性液體介質(zhì)中的分散體，該單體有機(jī)載體在環(huán)境溫度下為固體或粘性液體。
可以介紹顆粒潤(rùn)滑劑優(yōu)于連續(xù)性膜的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。工件形變后，潤(rùn)滑劑可能需要從金屬表面除去，顆粒常常比連續(xù)膜容易除去。此外，工件形變后，可能需要在潤(rùn)滑劑存在下把某些涂料如清漆、油漆或粘合劑涂到金屬表面上，如果涂料能置換或滲入潤(rùn)滑劑顆粒之間的載體介質(zhì)，這樣使用是較令人滿意的。
本發(fā)明的一個(gè)有用的過(guò)程是把鋁板制成形成粘接結(jié)構(gòu)的部件，如汽車部件，那個(gè)過(guò)程包括下列步驟A、把鋁卷連續(xù)清潔和表面處理，以確保在后一步與粘合劑較好的粘合。
B、然后，將潤(rùn)滑劑涂到鋁表面上。這樣處理的一個(gè)目的是防止表面腐蝕或水化或磨損或機(jī)械損傷，該金屬可在這一步驟或以卷材形式或以預(yù)切割的坯料形式存放幾個(gè)星期或幾個(gè)月。
C、將坯料制成所需形狀的部件。一旦做了這些，潤(rùn)滑劑就不再需要了。但在這個(gè)階段仍需要在生產(chǎn)線上進(jìn)行附加操作以除去潤(rùn)滑劑，這樣將要多花錢。
D、在所需要的地方使用粘合劑，并且把這些部件以所需要的結(jié)構(gòu)形狀裝配在一起，這可用點(diǎn)焊來(lái)固定部件的位置，在這個(gè)階段，粘合劑可通過(guò)在爐內(nèi)加熱構(gòu)架時(shí)而得到固化。
E、如果構(gòu)架要涂漆，首先要把構(gòu)架進(jìn)行除去潤(rùn)滑劑的清潔處理，清潔操作最好在高于載體介質(zhì)軟化點(diǎn)的溫度下進(jìn)行。然后涂上一層或多層油漆。最后，油漆涂層可再通過(guò)在爐中加熱構(gòu)架而固化。用這個(gè)加熱步驟固化粘合劑也是可能的，因此可以省卻固化步驟D。
為了在本過(guò)程中應(yīng)用，潤(rùn)滑劑需要滿足幾個(gè)條件。在貯存(B)時(shí)，為了保護(hù)金屬表面，潤(rùn)滑劑需要形成一種連續(xù)的膜，并且該膜在貯存溫度下最好應(yīng)是固態(tài)，因?yàn)橐簯B(tài)膜易于流動(dòng)和粘上粉塵和細(xì)砂。金屬成形(C)包括拉長(zhǎng)和形變這些部件，并且需要特殊負(fù)荷潤(rùn)滑劑性能。當(dāng)涂粘合劑(D)時(shí)，粘合劑必須能接觸使用的預(yù)處理的金屬表面，為了這個(gè)目的，連續(xù)相潤(rùn)滑劑的膜必須與粘合劑相容，并且很容易溶解在粘合劑中，潤(rùn)滑劑被粘合劑置換或與粘合劑反應(yīng)，但不破壞粘合劑的粘合力，而粒狀含蠟物質(zhì)是不溶的。最后，潤(rùn)滑劑需要容易除去(E)，最好是用含水凈化劑除去。與本發(fā)明有關(guān)的潤(rùn)滑劑都較好地適應(yīng)滿足了這些條件?？蛇x擇的分散顆粒含蠟物質(zhì)具有金屬形變所需的負(fù)荷性能。配制的載體提供了一種保護(hù)金屬表面的較好的固體膜，把顆粒粘結(jié)在表面上，溶解在粘合劑中或與粘合劑反應(yīng)，并用凈化劑很容易除去。由于顆粒的不連續(xù)性，這些顆粒也容易用凈化劑除去。
盡管這是一個(gè)重要的應(yīng)用，但與本發(fā)明有關(guān)的潤(rùn)滑劑都用于不同金屬，尤其是鋁(包括富鋁合金)形變的一般用途的承壓潤(rùn)滑劑。
所制得的顆粒形式的含蠟物質(zhì)可以來(lái)源于動(dòng)物、植物、礦物或合成，其可以含有高分子量的一元醇與脂肪酸制得的酯、微晶蠟的石蠟、低分子量的聚乙烯和酰胺蠟。在金屬形變期間，為了不使分散的顆粒抹平或壓平到聚結(jié)的程度而形成連續(xù)的膜，應(yīng)優(yōu)先使用硬的高熔點(diǎn)蠟。
顆粒的大小對(duì)潤(rùn)滑劑性能似乎不是非常關(guān)鍵的。最大的尺寸由兩個(gè)主要的因素確定，第一個(gè)因素是需要使顆粒間足夠的接近，以避免在交錯(cuò)的間隙損傷金屬襯底的危險(xiǎn)，第二個(gè)因素是需要固定貼近金屬表面的顆粒，并避免偶然除去的危險(xiǎn)。這些因素指明顆粒直徑的上限為100微米，最好是40微米。相反，若顆粒直徑小于約1微米，潤(rùn)滑劑的粘度就會(huì)增大，以至于給應(yīng)用帶來(lái)了困難。合適的顆粒直徑是5～25微米。當(dāng)細(xì)粒的含蠟物質(zhì)用于印刷油墨工業(yè)時(shí)，其大批量生產(chǎn)是適合的。
細(xì)粒的含蠟物質(zhì)應(yīng)該在足以完成希望的潤(rùn)滑作用的條件下使用。對(duì)許多應(yīng)用是沒(méi)有嚴(yán)格的上限的，但是，在必須除去的部位，或更特別的是在必須在潤(rùn)滑劑上涂涂料的部位，不能用多于需要的潤(rùn)滑劑。
這些蠟顆粒不會(huì)自己粘附到金屬上。根據(jù)本發(fā)明，這些蠟顆?？捎脝误w有機(jī)載體的膜固定位置，在環(huán)境溫度下，這些載體是粘性液體，或最好是固體。載體的分子量較好是不大于320，最好是不大于250。在特別粘接的鋁結(jié)構(gòu)的情況下，載體最好含有羧基或羥基，依靠這些基團(tuán)，載體能夠與之反應(yīng)并被吸收到其后涂上的粘合劑中。合適的物質(zhì)包括脂肪酸、脂肪醇和長(zhǎng)鏈酯。雖然許多這樣的物質(zhì)(如十二烷酸)作為金屬軋制潤(rùn)滑劑的負(fù)荷添加劑是已知的，它們的潤(rùn)滑性能一般不是由它們自身去適用于設(shè)想的金屬成形應(yīng)用，但是它們的潤(rùn)滑性能不是最重要的。
最好沒(méi)有金屬化合物存在，由于它們通常會(huì)削弱粘合劑的性能。例如，金屬皂被廣泛地用做潤(rùn)滑劑，但它們卻不與粘合劑相容。此外在潤(rùn)滑劑的組分中有時(shí)含有無(wú)機(jī)細(xì)粒物質(zhì)，但它們對(duì)粘合劑的性能產(chǎn)生不利的影響，這里的粘合劑配制成含有精確含量的無(wú)機(jī)物質(zhì)。而且，許多普通的潤(rùn)滑劑以含水乳液的形式，乳液含有表面活性劑。這些可能對(duì)被潤(rùn)滑的板的貯存，或?qū)﹂L(zhǎng)期粘結(jié)性能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，因此最好不應(yīng)用于本發(fā)明。同樣地，聚合有機(jī)載體與上面所述的單體物質(zhì)一樣，往往與粘合劑不相容，因此，聚合有機(jī)載體也最好不用于本發(fā)明。
至少需要用足夠的載體，以提供一層足夠厚的膜，來(lái)可靠地固定含蠟物質(zhì)顆粒，并且更可以提供附加的表面保護(hù)和抑制含蠟顆粒的聚結(jié)。根據(jù)顆粒的大小，載體膜的厚度為2～15微米可以是令人滿意的。細(xì)粒含蠟物質(zhì)與載體的重量比最好保持盡可能的高，這個(gè)重量比通常為10∶1到1∶10，較好為1∶1到6∶1，最好為2∶1到5∶1。在上面提到的用于汽車的粘接鋁結(jié)構(gòu)的特殊情況下，在此，粘合劑涂在潤(rùn)滑劑上，應(yīng)用的比率最好是每平方米的金屬表面有2～10克潤(rùn)滑劑。
為了簡(jiǎn)化應(yīng)用，可把載體溶解或分散在揮發(fā)性液體介質(zhì)中，最好是揮發(fā)性有機(jī)溶劑如二甲苯，無(wú)論如何有機(jī)溶劑不溶解含蠟顆粒。潤(rùn)滑劑可配制成合適的粘度，并完全涂到金屬表面上，最好是用如粘輥技術(shù)，涂成一層均勻的膜。要不然，把在揮發(fā)性液體介質(zhì)中的載體的溶液或分散體涂到金屬表面上，并把顆粒含蠟物質(zhì)噴涂到所生成的膜上。兩種情況都有下面的結(jié)果，在低于含蠟物質(zhì)熔點(diǎn)的溫度下蒸發(fā)揮發(fā)性液體后，一層粘性的或最好是固態(tài)的載體膜就把含蠟物質(zhì)的分散顆粒牢固的固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br>試驗(yàn)粘合劑/潤(rùn)滑劑的相容性由下面的試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。經(jīng)過(guò)脫脂和表面處理的鋁5251合金板用潤(rùn)滑劑涂敷(bar-Coatod)，得到一層均勻的和精密的膜。潤(rùn)滑劑在約80℃干燥，涂層重量用重量差來(lái)測(cè)定。然后把板切割成100毫米×20毫米的板條，在板條上打孔，得到用于搭接模型的有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試塊。然后將專利商標(biāo)ESP105粘合劑手工涂到清潔過(guò)的和表面處理過(guò)的，但沒(méi)有潤(rùn)滑過(guò)的試塊上，并將其中的一個(gè)涂粘合劑的試塊與每個(gè)潤(rùn)滑過(guò)的試塊牢固的配合，做成搭接件。搭接件在180℃固化30分鐘，并測(cè)量剪切強(qiáng)度。
可成形性用下面的試驗(yàn)測(cè)量。將潤(rùn)滑劑涂到脫脂的直徑為10厘米的鋁5251合金圓盤上，測(cè)定可成形性(E)，例如拱頂壓到圓盤中央在劃痕的網(wǎng)紋上的變形。
實(shí)施例1潤(rùn)滑劑按下列配方配制酰胺蠟‘C’ 20份重量二甲苯 60份重量載體 20份重量酰胺蠟‘C’是一種Hoechst股份公司出售的很高滴點(diǎn)的硬蠟。它在粒度為20～40微米的情況下使用。試驗(yàn)潤(rùn)滑劑對(duì)粘合劑的相容性和可成形性，結(jié)果列于表1。十二烷酸優(yōu)于己二酸二辛酯，因?yàn)楹笳咴诃h(huán)境溫度下是液體。
實(shí)施例2潤(rùn)滑劑是基于酰胺蠟‘C’與己二酸二辛酯以各種比例的混合物，二甲苯是按需要作為稀釋劑。試驗(yàn)潤(rùn)滑劑對(duì)粘合劑的相容性和可成形性，結(jié)果列于表2。含蠟和己二酸二辛酯的重量比為4∶1的潤(rùn)滑劑性能最好。
實(shí)施例3潤(rùn)滑劑按下列配方配制含蠟原料 32份重量乙二醇單乙基醚 60份重量十二烷酸 8份重量把十二烷酸溶于揮發(fā)性溶劑中，并把含蠟物質(zhì)顆粒在其中攪拌。所使用的各種不同的蠟如下烴A616，Huels股份公司出售的一種費(fèi)-托(Fischer-Tropsch)蠟;
由Hoechst股份公司出售的聚乙烯蠟EP130，是一種具有高滴點(diǎn)的很硬的蠟;
由Hoechst股份公司出售的聚酰胺蠟‘C’，是一種具有很高滴點(diǎn)的硬蠟;
由Pennine化學(xué)公司出售的乙烯雙硬脂酰胺(Ebs)，是一種具有很高滴點(diǎn)的硬蠟。
試驗(yàn)潤(rùn)滑劑對(duì)粘合劑的相容性和可成形性，結(jié)果列于表3。
表1在不同載體中的酰胺蠟C載體 涂層重量 平均粘接強(qiáng)度 可成形性(克/米2) (千牛頓) (E平均)十二烷醇 7.0 3.40 0.068十四烷醇 7.4 3.42 0.068癸酸 7.3 3.48 0.073十二烷酸 7.6 3.44 0.074癸烷-1，10-二醇 8.0 3.54 0.061甘油基單油酸酯 7.8 3.10 0.067己二酸二辛酯 6.5 3.43 0.073無(wú)潤(rùn)滑劑 3.60 -表2酰胺蠟‘C’蠟和己二酸二辛酯蠟己二酸二辛酯 總涂層重量 平均粘接強(qiáng)度 可成形性(重量比) (克/米2) (千牛頓) (E平均)- 無(wú)潤(rùn)滑劑 3.60 -1∶4 8.1 3.40 0.0701∶1 6.5 3.43 0.0734∶1 8.6 3.56 0.073
表3蠟粒度的影響蠟 涂層重量 粒度 可成形性 粘接強(qiáng)度(克/米2) (微米) (E平均) (千牛頓)烴A616 10.0 40-60 0.069 3.18PE130 7.9 60 0.070 3.18PE130 10.0 10 0.074 3.12酰胺C 8.3 20-40 0.068 3.39酰胺C 5.9 10 0.071 3.46Ebs(乙烯 7.1 20-40 0.083 3.42雙硬脂酰胺)4.9＊20-40＊0.080＊3.85＊＊重復(fù)測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種金屬成形方法包括把潤(rùn)滑劑涂在金屬工件表面上，然后使金屬工件形變，其特征在于該潤(rùn)滑劑含有在固體或粘性液體單體有機(jī)載體中其軟化點(diǎn)高于金屬成形溫度的一種含蠟物質(zhì)的分散顆粒。
2.一種用于金屬成形的潤(rùn)滑劑含有一種在溶液中的含蠟物質(zhì)顆粒的分散體或在一種單體有機(jī)載體的揮發(fā)性液體介質(zhì)中的分散體，該載體在環(huán)境溫度下是一種固體或粘性液體。
3.一種形成由成形鋁構(gòu)件粘接在一起的結(jié)構(gòu)的方法，其步驟是把潤(rùn)滑劑涂在鋁卷的表面，把潤(rùn)滑的鋁卷切割并加工成這些構(gòu)件，在潤(rùn)滑劑的存在下把粘合劑涂在這些構(gòu)件上，按所需構(gòu)形裝配這些構(gòu)件，并固化粘合劑，其特征在于該潤(rùn)滑劑含有在固體或粘性液體單體載體中其軟化點(diǎn)高于金屬成形溫度的一種含蠟物質(zhì)的分散顆粒。
4.按照權(quán)利要求
3的方法，其中的潤(rùn)滑劑載體與粘合劑是相容的。
5.按照權(quán)利要求
1、3和4之一的方法，其中含蠟物質(zhì)顆粒的粒度是5到25微米。
6.按照權(quán)利要求
1、3、4和5之一的方法，其中載體的分子量不大于320。
7.按照權(quán)利要求
1和3至6之一的方法，其中含蠟顆粒與有機(jī)載體的重量比是1∶1到6∶1。
8.按照權(quán)利要求
1和3至7之一的方法，其中在每平方米的金屬表面上涂2～10克潤(rùn)滑劑。
9.按照權(quán)利要求
2的潤(rùn)滑劑，其中含蠟物質(zhì)顆粒的粒度是5到25微米。
10.按照權(quán)利要求
2或9的潤(rùn)滑劑，其中載體的分子量不大于320。
11.按照權(quán)利要求
2、9和10之一的潤(rùn)滑劑，其中含蠟顆粒與有機(jī)載體的重量比是1∶1到6∶1。
專利摘要
一種金屬成型潤(rùn)滑劑含有一種含蠟物質(zhì)顆粒在溶液中的分散體或在單體有機(jī)載體的揮發(fā)性液體介質(zhì)中的分散體，該載體在環(huán)境溫度下是固體或粘性液體。顆?？梢允?～25微米，揮發(fā)性液體可以是二甲苯，載體可以是一種分子量低于320的酯，顆粒與載體的重量比可以是1∶1到6∶1。在負(fù)荷下含蠟顆粒提供好的潤(rùn)滑性能而不會(huì)聚結(jié)。潤(rùn)滑劑與粘合劑是相容的而且容易從工件上除去。
文檔編號(hào)C10M159/00GK86105107SQ86105107
公開(kāi)日1988年2月10日 申請(qǐng)日期1986年7月28日
發(fā)明者艾倫·羅伯特·達(dá)格利什, 馬克·霍華德·福斯特, 威廉·弗朗西絲·馬威克 申請(qǐng)人:艾爾坎國(guó)際有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan