專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁和鋁合金成型加工用潤(rùn)滑劑以及成形加工用鋁和鋁合金板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁或鋁合金(以下合稱(chēng)Al)板的加工技術(shù)。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及成形加工困難的Al部件例如以汽車(chē)部件為首的電器部件、飛機(jī)部件等制成難以加工的復(fù)雜形狀的Al制品成形加工時(shí)的有效潤(rùn)滑劑，和成形加工用Al板。
背景技術(shù)：
Al由于除重量輕這樣的特性外耐腐蝕性和成形性?xún)?yōu)異，因而作為僅次于鋼鐵材料的通用金屬材料，廣泛用于以汽車(chē)為首的各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。最近，由于汽車(chē)制造輕重化，Al板的使用逐漸增加。然而，Al板成形比鋼板難，成形時(shí)易破裂，因而有設(shè)計(jì)時(shí)形狀受限制等大問(wèn)題。
因此，汽車(chē)制造商在Al板沖壓加工時(shí)不使用通常的礦物油潤(rùn)滑劑，多數(shù)使用潤(rùn)滑性?xún)?yōu)異的液體潤(rùn)滑油或固體潤(rùn)滑劑。固體潤(rùn)滑劑是預(yù)先在末加工Al板上形成潤(rùn)滑性皮膜，從而提高沖壓成形性。這樣，沖壓加工的制品在其后的裝配工藝中并不除去潤(rùn)滑劑，原樣進(jìn)行粘接加工或焊接加工，在組裝工藝結(jié)束后的脫脂工藝中除去潤(rùn)滑劑。
然而，在上述方法中，由于沖壓后制品是以涂布了潤(rùn)滑油原樣進(jìn)行粘接加工或焊接加工的，因而殘留潤(rùn)滑劑成為引起粘接不良或焊接不良的原因，因此，要么造成產(chǎn)率下降，要么造成制品質(zhì)量惡化。
發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明就是著眼于如上所述的情況。本發(fā)明的目的是提供能消除先有技術(shù)缺點(diǎn)的Al板成形加工用潤(rùn)滑劑，同時(shí)還提供成形加工用Al板。因此，提供了在成形或組裝加工結(jié)束后進(jìn)行脫脂時(shí)不會(huì)有脫脂困難，在沖壓加工后的粘接工藝、焊接工藝中能達(dá)到與沖壓成形品上沒(méi)有附著潤(rùn)滑劑時(shí)同等的粘接強(qiáng)度和焊接強(qiáng)度和點(diǎn)電極壽命的Al板成形加工用潤(rùn)滑劑，或這樣的成形加工用Al板。
本發(fā)明者為了達(dá)到上述目的，對(duì)Al板的成形方法反復(fù)進(jìn)行研究，探索了不會(huì)使Al板粘接性、焊接性惡化的成形加工用潤(rùn)滑劑的組成，其結(jié)果是完成了這里的本發(fā)明。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供Al的成形加工用潤(rùn)滑劑，其特征是含有聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽作為主成分。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供Al的成形加工用潤(rùn)滑劑，其特征是含有50-2％(重量)聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽，且高級(jí)脂肪酸鹽與聚烯化氧或其衍生物的比例在1/12-1/4的范圍內(nèi)，還含有水。
本發(fā)明的又一個(gè)方面是提供成形加工用Al或Al合金板，其特征是在Al板表面上涂布了上述潤(rùn)滑劑，從而在表面上具有0.2-2.0g/m2的固體潤(rùn)滑劑皮膜。
以上所述的“成形”，不僅指簡(jiǎn)單地依靠沖壓成形，而且也包括依靠拉絲或擠縮加工、沖壓、以及擠壓成形。
以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明所涉及的成形加工用潤(rùn)滑劑制成潤(rùn)滑性固體皮膜，起到提高沖壓加工等成形加工時(shí)的潤(rùn)滑性的作用。而且，由這種潤(rùn)滑劑形成的潤(rùn)滑劑皮膜，由于與粘合劑的粘結(jié)性以及通過(guò)高電流情況下的導(dǎo)電性?xún)?yōu)異、在組裝工藝中能賦予充分的粘接強(qiáng)度或焊接強(qiáng)度，因而可以使如上所述因潤(rùn)滑劑而發(fā)生的粘接不良或焊接不良降低到最小限度。此外，這種潤(rùn)滑劑的成形性和脫脂性都很好，即使與迄今為止汽車(chē)制造業(yè)者一直在使用的潤(rùn)滑劑相比，也不會(huì)導(dǎo)致成形性或脫脂性下降。
此外，本發(fā)明所涉及的成形加工用Al板，是在Al板表面上涂布了上述潤(rùn)滑劑而形成了潤(rùn)滑性皮膜的Al板。所形成的潤(rùn)滑劑皮膜因其與粘合劑的粘結(jié)性以及通過(guò)高電流情況下的導(dǎo)電性?xún)?yōu)異，而在組裝工藝中賦予充分的粘接強(qiáng)度或焊接強(qiáng)度。因此，按照本發(fā)明，即使固體潤(rùn)滑劑的成形性保持不變，又能提高粘接性或焊接性。
其次，對(duì)本發(fā)明中潤(rùn)滑劑的限定理由說(shuō)明如下。
作為聚烯化氧或其衍生物，可以列舉諸如聚氧乙烯、氧乙烯-氧丙烯(嵌段)聚合物、乙二胺的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷(嵌段)加聚物、聚氧乙烯-硬脂醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯鯨蠟醚、聚氧乙烯蓖麻油醚、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯月桂酸酯等。無(wú)論如何，不限于這些。其中，較好的是使用聚氧乙烯、聚氧乙烯硬脂醚。此外，聚烯化氧或其衍生物較好是常溫下為固體，熔點(diǎn)在115℃以下，尤其好的是熔點(diǎn)為50-100℃。
作為高級(jí)脂肪酸鹽，可以列舉諸如硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸、月桂酸、花生酸、山崳酸、肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、羊毛硬脂酸、羥基硬脂酸、蓖麻醇酸、蓖麻油脂肪酸、椰子油脂肪酸、牛脂脂肪酸、羊脂脂肪酸等的鈉鹽、鉀鹽及其它鹽類(lèi)。但無(wú)論如何不限于這些。此外，高級(jí)脂肪酸鹽因其與潤(rùn)滑性能的關(guān)系隨碳原子數(shù)變化，所以較好使用碳原子數(shù)8-24、尤其好的是使用碳原子數(shù)12-20的脂肪酸。
通過(guò)并用上述兩成分作為主成分，達(dá)到了提高潤(rùn)滑劑與粘合劑的粘結(jié)性、脫脂性和焊接強(qiáng)度，以及提高成形性和焊接均勻性等。
這些成分僅作為主成分而含有，此外，還可以適當(dāng)含有其它添加劑或稀釋劑。例如，在以水稀釋使用的情況下，較好有如下組成。
即，在這些主成分以水稀釋使用的情況下，聚烯化氧或其衍生物的量若大于50％(重量)，則潤(rùn)滑劑的粘度就會(huì)變得太高，會(huì)對(duì)在Al板上涂布時(shí)的操作性產(chǎn)生不利影響。反之，若小于2％(重量)，則干燥后不能得到充分的潤(rùn)滑劑皮膜。因此，在以水稀釋使用的情況下，較好是使聚烯化氧或其衍生物在50％(重量)以下，在2％(重量)以上。
此時(shí)，高級(jí)脂肪酸鹽與聚烯化氧或其衍生物組成比若小于1/12，則在Al板上涂布干燥后的沖壓加工時(shí)出現(xiàn)成形性不足的傾向，而若組成比高于1/4，則在組裝工藝中出現(xiàn)對(duì)脫脂性產(chǎn)生不利影響的傾向。因此，高級(jí)脂肪酸鹽與聚烯化氧或其衍生物的組成比較好在1/12-1/4的范圍。
此外，水是作為聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽的稀釋劑而起作用的，涂布后要在大氣中蒸發(fā)。水以外的稀釋劑如有機(jī)溶劑蒸發(fā)后會(huì)造成大氣污染。因此，作為稀釋劑，較好是使用水。水也可以使用通常的自來(lái)水，但為了防止產(chǎn)生不溶性鹽，較好是使用去離子水或蒸餾水。
對(duì)于其它添加劑沒(méi)有特別限制，因使用目的而異可以使用以下添加劑。例如，可以列舉2，6-二叔丁基對(duì)甲酚、四甲基二氨基二苯基甲烷、二硫代磷酸鋅等抗氧劑，二壬基萘磺酸鹽、磷酸酯、硫代磷酸酯、α-巰基硬脂酸、苯甲酸鹽、山梨糖醇酐單油酸酯等防腐蝕劑，高級(jí)脂肪酸、高級(jí)醇、脂肪酸酯、高級(jí)胺等親油性增強(qiáng)劑、二芐基硫醚、氯化石蠟、磷酸三烯丙酯、環(huán)烷酸鉛、異丁基黃原酸鉬等耐特壓劑，環(huán)烷酸鹽、鯨蠟基酚鈣等清洗分散劑等。這些添加劑的添加量可以多達(dá)主成分聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽兩者合計(jì)含量的10％。若添加量在此數(shù)量以上，則有使脫脂性下降之虞，必須予以注意。
以下說(shuō)明限制上述潤(rùn)滑劑在Al板上涂布時(shí)的潤(rùn)滑劑皮膜數(shù)值的理由。
潤(rùn)滑劑皮膜的數(shù)量若大于2.0g/m2，則組裝工藝結(jié)束后的脫脂過(guò)程中脫脂會(huì)不完全，不能完全去除潤(rùn)滑劑，會(huì)造成其后涂裝工藝中涂裝不良。而若小于0.2g/m2，則沖壓加工時(shí)成形性不足，會(huì)造成斷裂。因此，干燥后固體潤(rùn)滑劑皮膜的涂布量應(yīng)在0.2～2.0g/m2的范圍內(nèi)。
此外，上述潤(rùn)滑劑也有以熱熔體等形式直接涂布在Al板表面上的情況，但從操作性問(wèn)題來(lái)看，通常較好的是，以水稀釋后用輥涂機(jī)等涂布在Al板上、用干燥法形成固體潤(rùn)滑劑皮膜這樣來(lái)使用。在使用水的情況下，若固形物含量太高，則粘度增大，無(wú)法用輥涂機(jī)涂布，反之，若固形物含量大低，則涂布后無(wú)法得到足夠的潤(rùn)滑劑皮膜數(shù)量，必須進(jìn)行二次涂布等。由于終究會(huì)成為使操作性惡化的原因，因而要注意。
此外，在以水使上述潤(rùn)滑劑稀釋后使用的情況下，必須使?jié)櫥瑒└稍铮稍锓椒](méi)有特別限制。例如，也可以在室溫下放置干燥，但從產(chǎn)率角度來(lái)看，較好是用吹熱風(fēng)的方法干燥。
再者，作為成形材料的Al板，其材質(zhì)也沒(méi)有特別限定。Al板既可以是鋁制的，也可以是廣泛鋁合金制的。作為Al板，可以根據(jù)最終制品的要求，選用有適當(dāng)成分和組成的Al板。例如，在需要高強(qiáng)度的情況下，可以使用Al-高M(jìn)g(3～6％ Mg)類(lèi)板材。
實(shí)施例以下說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1用表1所示No.1到No.10這10種組成的潤(rùn)滑劑，將其涂布在試片上，然后在70℃的恒溫槽內(nèi)保持5分鐘使之干燥，在試片上形成0.5g/m2的潤(rùn)滑劑皮膜。此外，表1中No.11～No.16所示的是本發(fā)明范圍以外的潤(rùn)滑劑，但也用這種潤(rùn)滑劑形成同樣的潤(rùn)滑劑皮膜。用這樣得到的試片評(píng)價(jià)其沖壓加工時(shí)的成形性、從沖壓加工到組裝工藝的脫脂性、組裝工藝中的粘接性、組裝工藝中的焊接性、潤(rùn)滑劑涂布時(shí)的操作性。此時(shí)所用的試片和評(píng)價(jià)方法說(shuō)明如下。
試驗(yàn)進(jìn)行n＝3次，取其平均值，潤(rùn)滑劑利用輥涂機(jī)涂布。此外，在潤(rùn)滑劑大量含有水以外的固形物、粘度過(guò)高而無(wú)法涂布的情況下，將潤(rùn)滑劑加熱降低粘度后再涂布(熱熔體法)。在潤(rùn)滑劑少量含有固形物、在輥涂機(jī)上無(wú)法一次涂布規(guī)定量的固形物的情況下在輥涂機(jī)上進(jìn)行二次涂布。
A試片使用JIS 5182-O材、板厚1mm的試片。
B潤(rùn)滑劑用如表1所示、相當(dāng)于本發(fā)明實(shí)施例的10種潤(rùn)滑劑和本發(fā)明以外的6種潤(rùn)滑劑，配制成合計(jì)16種潤(rùn)滑劑后使用。
C評(píng)價(jià)方法(1)成形性使用埃里克森(Erichsen)試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行如下方筒擠縮成形試驗(yàn)，以直至發(fā)生破裂為止的最大成形高度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
坯料直徑□100mm沖孔直徑□40mm方頭(沖頭R4.5mm，沖模R3.0mm)加工速度20mm/min評(píng)價(jià)基準(zhǔn)○……10.0mm以上△……10.0mm以下，9.0mm以上×……9.0mm以下(2)脫脂性在硅酸鈉型堿性脫脂液(pH＝10.5，43℃±2℃)浸漬2分鐘，取出水選后以水濕潤(rùn)面積率評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)基準(zhǔn)○……80％以上△……80％以下，50％以上×……50％以下(3)粘接性用市售環(huán)氧類(lèi)結(jié)構(gòu)用粘合劑，按照J(rèn)IS K6850規(guī)定的粘合劑拉伸剪切試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。
評(píng)價(jià)基準(zhǔn)○……1500N/cm2以上△……1400N/cm2以上，1500N/cm2以下×……1400N/cm2以下(4)焊接性進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)的連續(xù)打點(diǎn)性試驗(yàn)。打點(diǎn)時(shí)的強(qiáng)度按照J(rèn)IS Z3136的試驗(yàn)法測(cè)定，以直至這樣的強(qiáng)度達(dá)到1500N以下時(shí)的點(diǎn)焊打點(diǎn)數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)基準(zhǔn)○……300點(diǎn)以上
△……300點(diǎn)以下，160點(diǎn)以上×……160點(diǎn)以下(5)操作性用輥涂機(jī)可以一次涂布的情況下為操作性良好(○)，不能一次涂布但可進(jìn)行熱熔體涂布或二次涂布的情況下為操作性不良(△)。
表1供試潤(rùn)滑劑成分

實(shí)施例和比較例中成形性、脫脂性、粘接性、焊接性、操作性的評(píng)價(jià)結(jié)果如表2中所示。在使用表1的No.11～16潤(rùn)滑劑的比較例中，由于潤(rùn)滑劑組成的本發(fā)明規(guī)定的范圍以外，因而有成形性、脫脂性、粘接性和焊接性中若干種性能較差這樣的缺點(diǎn)。
表2供試潤(rùn)滑劑性能

與此相反，在使用表1的No.1～10潤(rùn)滑劑的實(shí)施例中，達(dá)到了成形性、脫脂性、粘接性和焊接性的平衡。這是由于潤(rùn)滑劑中聚氧乙烯與硬脂酸鈉的組成比在1/4～1/12范圍內(nèi)的緣故。上述組成比在1/4以上時(shí)脫脂性降低，而在1/12以下時(shí)成形性與粘接性有下降趨勢(shì)。
實(shí)施例2使用表1中No.3所示的潤(rùn)滑劑，在與實(shí)施例1所用的同一種試片上政變涂布量，考察試片的成形性與脫脂性。即，如表3中所示那樣對(duì)固體潤(rùn)滑劑的涂布量做各種各樣的改變，因而得到了表3中所示的成形性與脫脂性結(jié)果。
表3 潤(rùn)滑劑的涂布量與成形性和脫脂性的關(guān)系

在表3中實(shí)驗(yàn)No.1的比較例中，因涂布量少而成形性差，而在實(shí)驗(yàn)No.4的比較例中則因涂布量多而得到脫脂性差這樣的結(jié)果。與此相反，在實(shí)驗(yàn)NO.2和No.3的實(shí)施例中，由于涂布量恰到好處，因而得到成形性和脫脂性均優(yōu)異這樣的結(jié)果。
如以上詳細(xì)描述的，按照本發(fā)明，對(duì)Al得到了良好的成形性，使得即使是先有技術(shù)沖壓加工有困難的形狀也可以成形，同時(shí)由于使得能提高成形后的脫脂性、粘接性和焊接性，因而有助于擴(kuò)大Al板用途的效果是非常大的。
權(quán)利要求
1.鋁或鋁合金成形加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于含有聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸作為主成分。
2.鋁或鋁合金成形加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于含有50～2％(重量)聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽，且高級(jí)脂肪酸鹽與聚烯化氧或其衍生物的比例在1/12～1/4范圍內(nèi)，還含有水。
3.成形加工用鋁或鋁合金板，其特征在于將權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的潤(rùn)滑劑涂布在鋁或鋁合金板的表面上，使該表面具有0.2～2.0g/m2的固體潤(rùn)滑劑皮膜。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種潤(rùn)滑劑，即鋁和鋁合金板的成型加工用潤(rùn)滑劑，它是一種即使在鋁和鋁合金板成型或組裝結(jié)束后也容易去除的潤(rùn)滑劑，此外，在有該潤(rùn)滑劑涂層時(shí)也能進(jìn)行粘接或焊接，而且所得到的粘接或焊接強(qiáng)度與不附著潤(rùn)滑劑的情況下相同。它以聚烯化氧或其衍生物和高級(jí)脂肪酸鹽為主要成分。聚烯化氧或其衍生物的含量為50～2％(重量)，高級(jí)脂肪酸鹽與聚烯化氧或其衍生物的比例在1/12～1/4的范圍內(nèi)，較好還含有水。這種潤(rùn)滑劑在鋁或鋁合金板的表面上形成了0.2～2.0g/m
文檔編號(hào)C10M173/02GK1142846SQ94195035
公開(kāi)日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者杉田知之, 松井邦昭, 和多田英哉 申請(qǐng)人:卡斯特羅爾株式會(huì)社, 神鋼阿爾科阿輸送機(jī)材株式會(huì)社