[发明专利]一种金属冷塑成型水性润滑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属冷塑成型用润滑剂技术领域，尤其是涉及一种金属冷塑成型水性润滑剂及其制备方法，此水性润滑剂主要应用于金属材料的冷挤压、冷拔等冷塑成型。

背景技术

润滑和塑性成型有着密切的关系。在金属冷塑成型的过程中，被加工金属与模具之间相对运动时接触表面间产生阻止切向运动的阻力，即外摩擦力。外摩擦力的存在会使加工所需的力、能量增加，因此必须要对金属表面进行润滑处理。如果其表面的润滑达不到要求，将会使加剧模具磨损，工件表面发生粘连、擦伤、划痕等现象。因此，润滑技术的开发能够促进金属冷塑成型加工的发展。

上个世纪30年代，磷化—皂化润滑技术的产生，使得金属的冷塑成型得到了迅速的发展，在汽车、电子通信、轻工、建筑、航空航天、军工、日用五金等制造业广泛应用。磷化—皂化工艺的工作原理主要是通过化学反应在金属表面生成一层均匀牢固结合在金属基体表面的磷化膜，磷化膜具有很多空隙，这些细孔能够很好的吸收和贮藏硬脂酸钠，在挤压过程中磷化膜与硬脂酸钠发生反应生成润滑性良好的硬脂酸锌，从而降低变形金属与模具之间的摩擦力。磷化膜有很好的塑性，能够在挤压的过程中随着基体金属一起流动，还能够多次的使用。但是，磷化—皂化要经过碱洗除油、水洗、酸洗除锈、水洗、磷化、水洗、皂化等七道工序，原材料和能源消耗大，总工作环境差；而且含磷废液的排放，会造成环境污染；成型后残留在金属表面的磷化膜也较难去除。近些年磷化—皂化润滑技术已逐渐停止使用。因此，寻找一种环保的适用于金属冷塑成型的润滑剂成为人们研究的热点。

目前，市场上出现的新型水基润滑剂多为高分子石墨型润滑剂，这种润滑剂对于金属冷塑成型有一定的润滑效果，但是成本较高，而且生产环境中黑色粉尘污染严重，不利于工人的身体健康。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于水性硬脂酸盐复合硅烷膜的金属冷塑成型水性润滑剂；同时，提供上述金属冷塑成型水性润滑剂的制备方法以及使用方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属冷塑成型水性润滑剂，按重量百分比计，其包括以下组分及含量：水性硬脂酸盐71～88％，硅烷偶联剂1～5％，辅助润滑剂0.1～0.3％，分散剂0.5～2％，防锈剂0.2～0.5％，消泡剂0.1～0.5％，水5～27％，上述各个组分含量之和为100％；水性硬脂酸盐为水性硬脂酸锌、水性硬脂酸锂中的一种或两种组合，其中，水性硬脂酸锌固含量为30～40 wt %、粘度≤30s、粒径≤40μm，水性硬脂酸锂固含量为10～15 wt %、粘度≤40s、粒径≤45μm。

上述的水性硬脂酸锂为本申请人的专利申请“一种硬脂酸锂水性分散液及其制备方法”（申请号：201410155180.0、申请日：2014年4月18日）中的水性硬脂酸锂。

上述的水性硬脂酸锂，其由硬脂酸锂、乳化剂、分散剂、消泡剂、防腐剂和水制备而成，各个组分的重量百分比含量为：硬脂酸锂10～15％，乳化剂1～3％，分散剂1～2％，消泡剂0.1～0.5％，防腐剂0.1～0.3％、水80.2～85.8％，上述各个组分含量之和为100％；其中，硬脂酸锂粒径为1000目～1500目，乳化剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，乳化剂为非离子表面活性剂时消泡剂为聚二甲基硅氧烷、乳化硅油中的一种或两种组合；乳化剂为阴离子表面活性剂时消泡剂为聚醚消泡剂、高碳醇消泡剂中的一种或两种组合。

上述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温80或司班80。

上述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

上述的防腐剂为凯松、异噻唑啉酮、布罗波尔、二氯二甲基乙内酰脲、对羟基苯甲酸甲酯中的一种或几种组合。

上述的分散剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸钠、尿素中的一种或几种组合。分散剂在体系中具有良好的润湿分散和增溶作用。

上述的水为自来水或去离子水。

上述的水性硬脂酸锂的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1、首先在反应釜中加入水，在机械搅拌下依次加入分散剂、乳化剂和硬脂酸锂，再利用管线式剪切机进行高速搅拌20～60分钟，使反应釜中的物料完全乳化、分散；然后再加入与乳化剂相匹配的消泡剂和防腐剂，机械搅拌10～25分钟；

步骤2、将步骤1所得的混合物输入卧式砂磨机内研磨10～20分钟，再经超声波振动筛过滤，即得到硬脂酸锂水性分散液。