CN86106627A - 固体润滑剂的悬浮方法 - Google Patents

Abstract

本发明的方法是将含有石墨和聚合物且在金属无屑热加工中应用的固体润滑剂加在作为液体载体的水中，用胶体研磨机预悬浮，紧接着在强力混合器中再进行混合，其时即制备成一种稳定的悬浮液。

Description

本发明涉及一种固体润滑剂的悬浮方法，所说的固体润滑剂应用于金属无屑热加工，在作为液体载体的水中含有石墨和聚合物。

瑞士专利说明书第596294号和第609728号中公开了一些金属无屑热加工用的固体润滑剂，它们含有石墨、聚合产物、悬浮辅助剂，必要时还含有其他附加的助剂，如杀菌剂，用水制成一种悬浮液。为了避免固体滑剂悬浮液在贮存时被细菌所分解，必需添加杀菌剂;悬浮辅助剂的目的在于使经长期保存液体和固体组份保持均匀混合。固体润滑剂悬浮液在加工时施加，亦即水从工件的加工工具上蒸发，聚合物组份被烧去。在加工时，固体润滑剂中杀菌剂那种可能有毒性而不希望有的东西也会蒸发并且杀菌剂与悬浮辅助剂一起使固体润滑组剂含有并非微不足道的不润滑部分。

本发明的任务在于提供一种能够在使用的场合下直接制备含有一种液体载体，通常是水，石墨和聚合物，不添加杀菌剂以及具有尽可能少的悬浮辅助剂所做成的均匀且稳定的固体润滑剂悬浮液的方法。

本发明的任务是这样完成的，就是使固体润滑剂的组份和作为液体载体的水在胶体研磨机中预悬浮，然后直接联结到强力混合器中作进一步混合，由此加工成稳定的悬浮液。

为了实施该方法可以将干燥的预混合的固体润滑剂组份和水一起放在胶体研磨机中。

把石墨、聚合物以及所有必不可少的添加剂，如悬浮辅助剂、表面稳定剂，必要时还有润湿剂和无机添加剂的混合物称之干燥的预混合组份。

必要时，也可以在进行过程中向水中预先补加添加剂，如润湿剂、溶剂、成膜剂、PH稳定剂、可溶性无机盐（例如磷酸盐）等等。

对于本发明的另一种实施形式来说，必要时可使水与公知的添加剂，如悬浮助剂、润湿剂或者溶剂等等，再加上用作塑料分散液的聚合物一起预混合，然后将这种混合物和石墨一起加入胶体研磨机中，必要时均匀地与诸如悬浮辅助剂、表面稳定剂等等混合。

胶体研磨机可以采用商用的设备，对于特别的目的和考虑到加工产品的性能必须能进行配套调整。这种配套有传动装置尺寸的调整、粉剂输送机、液体与粉末的入口处及阀门、卸料机以及控制装置。

转动件与壳体之间的间隙宽度可为0.01到3毫米;由旋转圆周和转速所计算的圆周速度可为10至40米/秒。

本发明的方法可以制备含有1到70%（重量）固体的悬浮液。当固体润滑剂的单个组份都具有很低的堆比重时，在悬浮液中达到这样高的固体含量我们认为是可能的。石墨为0.2到0.5公斤/升，聚合物和添加剂为0.2到0.7公斤/升，一种典型的干燥的混合物为0.2到0.5公斤/升，故而，对一种25%（重量）的悬浮液来说，固体润滑剂的体积已大于制备悬浮液所需水的体积。

本发明采用胶体研磨机能可靠地避免固体结团。组份在胶体研磨机的混合区中停留时间在0.01到5秒的范围是适当的。

然而，这样制备的悬浮液的稳定性是差的，固体会迅速沉降。应当在强力混合器中紧接着重新处理悬浮液，此时平均停留时间为60到3000秒，优先采用150到300秒，以稳定悬浮液。

合适的强力混合器是具有至少一根同步的搅拌器叶轮轴或者逆流的有搅拌器叶轮轴的搅拌器、搅拌球磨机、制导式混合器或者螺旋式混合器，优先采用串联状配置。当组份，也即固体润滑剂和水，如仅仅在强力搅拌器中混合成固体润滑剂悬浮液时，则悬浮液中的成团和不均匀性既不可避免也不可消除。

通过本发明的配置，即胶体研磨机和强力混合器串接，成功地获得完全不成团且均匀的由液体载体和固体组成的固体悬浮液，这样的组份完全润湿，故而到目前为止是既合适又易接受的。当用仅仅一台本发明的先后设置的混合器混合和悬浮是可能时，则这样制备的一种悬浮液是无结块的，并且在适宜的悬浮辅助剂的种类和数量下具有相当长的适用期，在相当长时间间隔后首先出现固体的沉降。

本发明方法可制备由瑞士专利说明书第596294号和第609728号公开的固体润滑剂。所用相应的起始物料为至少一种固体润滑剂，优先采用石墨，尤其是高纯度石墨，例如大于90%，平均粒度不大于300微米。最好用纯度为96到99.5%的石墨，平均粒度为100微米。必要时，可应用二硫化钼、CaF₂或只用BN，或者按本发明的范围与石墨混合。

所谓聚合物应理解为无受热分解残留物的有机产物，如烯化均聚物或烯化共聚物。其中均聚物及共聚物还有烯烃（单烯烃、二烯烃等）、乙烯基酯、乙烯醇、不饱和二元酸和酯（二羧酸和酯）、烷基酯以及无环的酸和酯。

烯化均聚物和共聚物可以是聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚乙酰醋酸酯、聚乙烯丙酸酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的共聚合、聚隣苯二甲酸二烯丙基酯、聚丙烯、苯乙烯和丁二烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸酯和二丁马来酸酯的共聚物、乙烯醋酸酯和乙烯的共聚物以及聚异丁烯。

所述的聚合物可以单独应用或者以干的相互间混合使用，或必要时作分散剂用。

多糖类物质，如淀粉、纤维素、旋覆花素、糖原、琼脂、左聚糖、二醌、果胶、木质素以及阿拉伯聚糖可以作为悬浮辅助剂，另外烷基纤维素，如甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素及丁基纤维素，或者藻朊酸盐如藻朊酸钠、藻朊酸钾、丙二醇藻朊酸酯及藻朊酸铵，或者这些物质的混合物也可以作为悬浮辅助剂。

固体润滑剂在其用作1到70%（重量）均匀的含水悬浮液时在5到50℃下具有的粘度为100到30000厘泊。

为了达到悬浮液的粘度，必要时固体润滑剂中还可含有足够的有机稳定剂。但是，还可用增稠剂或者增稠剂的混合物来调节粘度。适合的增稠剂类有水溶性多糖类、烷基纤维素、聚乙烯醇、聚芳基化酯化合物、聚乙烯吡咯烷酮，必要时还包括无机物，特别是矿物，如粘土或者硅酸。

另外的添加剂可以是无机添加剂并且选自硼化合物、多磷酸盐及碱性硅酸盐的类中，单独的或者相互混合使用的。不溶性或难溶性多磷酸盐属于这些化合物之列。优先采用长链高分子量偏磷酸钠或者四聚偏磷钾酸作为多磷酸盐。此时，涉及（NaPO₃）_n化合物，其中n＝6到50000，优先采用n＝6到10000。可以采用的硼化物为可溶性的，优先采用难溶性的或者不溶性的。

硼砂、硼酸、B₂O₃、KB₅O₈·4H₂O或者硼酸锌可以当作硼化物。

获得应用的碱性硅酸盐优先采用含有SiO₂为21～47%的钠水玻璃或者钾水玻璃。把一种润湿剂添加到混合物和（或）水中，这对辅助粉状固体润滑剂混合物获得可靠润湿性是有益的。这种润湿剂有烷芳基磺酸盐、脂肪酸胺、脂肪皂、烷基磷酸盐的取代的酰胺、磺化的二元羧酸酯、磺化的脂肪酰胺、烷基胺、烷基硫酸钠、脂族氨基酯、聚醚，如聚氧乙烯和聚氧丙烯、磺化的高级酚或萘磺酸盐。

由本发明方法制备的固体润滑剂悬浮液可含有以1到90%（重量）固体润滑剂作固体组份，优先采用石墨、1到50%（重量）聚合物、1到80%（重量）无机添加剂以及0.2到80%（重量）有机稳定剂。

可以用水作为液体载体，此时添加到水中可能还有诸如润湿剂、溶剂，例如醇类、酯类、酮类或醛类。为了把固体润滑剂以及此时在最外部润湿差的石墨迅速地带入悬浮液中，或者把聚合物组份迅速地溶解或膨胀，水中的这些添加剂是必需的。

固体润滑剂适合于在300到1300℃的高温下使用，在所谓的“多管轧机”，连续轧机、皮尔格式轧机、阿塞尔轧机、顶管机、棒材挤压机或者顶锻机以及在异型和薄板轧制的轧机中热加工，例如适合于润滑工作部件，如芯棒、芯棒杆或者压模和工件，如管坯或管子。优先采用於加工的材料为铁和钢。

通过涂上、刷上，最好通过喷涂分别将按本发明的方法制备的悬浮液施用到轧机的热态工件或者热态工具上，此时流体载体，在本情况下为水以及添加剂在短时内完全蒸发，而使防水的含石墨的来自聚合物熔体膜留下。这样所成膜具有防水性，在必要的情况下能够用固体润滑剂涂覆在冷表面上。

固体润滑剂的主要特点是成膜特性。这不仅首先指出应用的场合，用在工件上或者工具上，而具指出可在接触固体下，特别是接触含水的聚合物的情况下。因此，更为意外的是，按照本发明的方法已成功地使用润湿剂性极差的物质，如石墨以及聚合物具有牢固的成膜粘附性能，此时紧接着形成的膜必须是防水的，遇水不成块，均匀地混合。另外，在加工过程中难以使低的堆比重的固体体积可以超过水的体积。最后，在具有合适的悬浮辅助剂的数量下，悬浮液必须是极其稳定的，在较长时间间隔之后应当无折出或者无沉积。

本发明还包括实施本发明方法的装置，它由一胶体研磨机和一紧接着设置的强力混合器组成。

胶体研磨机可以具有0.01到3毫米的间隙宽度，可以以10到40米/秒的圆周速度旋转。整个装置的适合的通过能力为25到1200公斤/小时最好到2000公斤/小时物料。附图所示为本发明装置的示意图。胶体研磨机1主要由外壳2和转动件3组成，由驱动装置4带动。从储料容器5将石墨/聚合物混合物或者仅仅石墨，有时加另一些可能的添加剂，以及由管道6供给的水，也可能与聚合物和别的可能的添加剂混合输入胶体研磨机1中。预混合的悬浮液经紧靠胶体研磨机1的排放口7，再经输送管8进入强力混合器9，实施例中所示的为串联状配置的叶式搅拌器10。强力混合器9之后可以设置一储存容器11，可以装有料位测量装置，根据料位使该装置开或关。

Claims (10)

1、一种固体润滑剂的悬浮方法，所说的润滑剂适用于金属无屑热加工，在作为液体载体的水中含有石墨和聚合物，其特征在于使固体润滑剂的组份和水在一胶体研磨机中预悬浮，紧接着在强力混合器中再进行混合，其时即制备成一种稳定的悬浮液。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使干燥的预混合的固体润滑剂组份和水在胶体研磨机中混合在一起。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使石墨和在水中预混合的聚合物在胶体研磨机中混合在一起。

4、根据权利要求1、2和3所述的方法，其特征在胶体研磨机的间隙宽度为0.01到3毫米。

5、根据权利要求1、2和3和4所述的方法，其特征在胶体研磨机机以10到40米/秒，优先采用15到20米/秒的圆周速度旋转。

6、根据权利要求1、2、3、4和5所述的方法，其特征在于制备的悬浮液含有1到70%（重量）的固体。

7、根据权利要求1、2、3、4、5和6所述的方法，其特征在于混合物在强力混合器中的停留时间为60到3000秒，优先采用150到300秒。

8、一种实施根据权利要求1、2、3、4、5、6和7所述的方法的装置，其特征在于所说的装置由胶体研磨机和紧接配置的强力混合器组成。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于胶体研磨机的间隙宽度为0.01到3毫米并且以10到40米/秒的圆周速度旋转。

10、根据权利要求8和9所述的装置，其特征在于强力混合器是一种具有至少一根同步搅拌器叶轮轴或者逆流搅拌器叶轮的搅拌器，或者涉及搅拌球磨机、制导式混合器或螺旋式混合器，混合物在强力混合器中的停留时间为60到3000秒，优先采用150到300秒。

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