[发明专利]改进法制造冷成型金属的组合物和方法

说明书

本发明涉及润滑金属进行控制或其它冷成型加工之前润滑磷化金属表面的组合物和方法。

多年来，已知可磷化后用皂类似物质润滑而制造冷成型的金属。一般来说，用含锌离子，有时含钙，镍，锰，铜，和/或其它二价金属离子的溶液进行磷化为优选磷化步骤。能与磷酸锌反应而在表面上就地形成所谓“反应润滑物”极有利硬脂酸锌形态的碱金属皂水溶液一般为优选润滑步骤。

初步看来，水中活性皂的简单溶液即可实现极有效的润滑。但已知该润滑法会使磷化处理层部分溶解。为此并可能因为其它原因，二价金属离子会随着该工艺的进行而在润滑液中聚集，从而使形成的润滑层不尽人意。

在1980年4月22日授予Nuss        et        al.的USP4199381说明了在对含渗入磷化层的二价金属离子的磷化浴中形成的表面进行润滑时，将这种二价离子配位剂加入润滑液中可改善结果。只要与本发明在此的清楚说明相一致，本说明书在此参考Nuss专利说明书的以下部分：第1栏10行至第2栏4行;第2栏33-49行;以及第3栏6-11行。

由Nuss所述配位剂在延长润滑液的有效寿命和有效地提高润滑剂覆盖层重量方面极其有效，但长期使用这类配位剂最终会使润滑液粘度提高，溶入润滑液的磷化层量增加，还有干燥问题，润滑剂粘结力降低，并且在形成的润滑层中不怎么需要的“非反应”润滑物比例提高。本发明目的是进一步改进Nuss提出的方法和组合物以克服这些困难。

在1971年1月29日授予Jones        et        al.的USP        3556996说明了表面活性剂，包括醇与环氧乙烷的缩合物在润滑液中的应用，其中必要时还联用糖和/或聚乙二醇。

本文中，除了操作实例或另有明确说明而外，说明物料量或反应或应用条件的所有数值均应理解为是“大约”的。

已发现大量配位剂可能对磷化后的活性润滑工艺有害，其中观察到存在的配位剂浓度上达到上限时可得到更好的结果，上限与应用时引入润滑液的可配位二价阳离子量有关。还发现采用含水润滑液可改进活性润滑工艺，说润滑液中除了如Nuss所述的带8-22碳脂肪阴离子的可溶性金属皂和防水解配位剂而外，还含有水溶性性或分散性有机化合物，这类化合物在磷化表面上应用润滑剂的正常条件下是稳定的且含至少一个羟基或醚氧原子/8个碳原子。这后一成分以下简称为“OSOC”（即氧化可溶性有机化合物）。在OSOC成分定义中，决不可能认为羰基或羧酸根中的氧原子为醚或羟基氧。优选的是，OSOC成分分子中含至少一个羟基或醚氧/2个碳原子。

用于本发明的水溶性皂可为本专业常用的任何物质，其中包括含40-90%18碳皂的工业硬脂酸钠，这在上述Nuss专利的某些实例中用过了，但包含大量硬脂酸钠的工业混合物一般最为优选。同样，配位剂也可为本专业已知的任何物质，但优选自亚乙基二胺四乙酸（下称“EDTA”）和其盐，次氮基三乙酸（下称“NTA”）和其盐，N-羟乙基亚乙基二胺三乙酸（下称“NEDTA”）和其盐，二亚乙基三胺五乙酸和其盐，二乙醇甘胺酸和CAS登记号68611-02-9^＊的物质，后一种由其制造商说明为“甘氨酸，N′，N′-1，2-乙烷二基双（N-羧甲基）-，与柠檬酸的反应产物，D-葡糖酸，和三乙醇胺，钠盐”。最优选为EDTA和其盐。

OSOC成分优选自亚烷基二醇，聚亚烷基二醇，二醇醚，乙氧基化醇，环氧乙烷和环氧丙烷聚合物和共聚物，和甘油。

对于配位剂和OSOC成分，优选物料的混合物与各单一化学物料一样优选，另有说明除外。

聚（乙二醇），下称“PEG”，比其它OSOC物料更优选，PEG分子量约4000，下称“PEG4000”则更为优选。OSOC成分基本上由PEG4000组成时，优选配位剂浓度与OSOC成分浓度之比为1-5，更优选为2.5-3.5，最优选为2.9-3.1。

优选的是本发明溶液中活性皂浓度为5-150g/l溶液。配位剂优选浓度是通过平衡下述几方面因素决定的。

将适宜磷化表面与上述本发明润滑液接触即可实现本发明方法。据信，在因润滑液与磷化表面接触而在其中集聚足量二阶金属离子之前，在新制成润滑液使用初期存在配位剂并无优点。但是，已发现配位剂初期浓度高达0.1g/l也无明显害处，并且应用初期含大约此量，或稍少量配位剂的溶液一般还更为优选，这样可避免在新润滑液投入使用之后极短时间之内添加配位剂。