CN1876782A - 单相黄铜热轧乳化液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
单相黄铜热轧乳化液及其制备方法。该乳化液的母液是由基础油、乳化剂、乳化稳定剂、极压剂、油性剂、防锈剂、腐蚀抑制剂和消泡剂组成，将母液加水稀释并加入聚合添加剂，搅匀即成乳化液。该乳化液在单相黄铜热轧时可以保证轧制精度，改善轧制产品的表面质量，以及提高轧制效率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种水基润滑剂，特别是单相黄铜热轧乳化液及其制备方法。
发明背景：
铜及铜合金轧制属于塑性加工范畴，轧制过程中不需要润滑剂有太高的极压性能，但是对抗磨性能要求较高，由于太好的润滑效果会使轧制时轧辊咬入困难，因而防止轧辊与板材粘结的阻隔性能比减摩性能显得更加有效。铜加工对表面质量要求较高，因此铜加工润滑剂必须满足表面质量的要求，另外也应满足一些操作性要求，如无刺激性气味等。国内对有色金属加工和润滑研究的不多，令人满意的润滑剂很少，能应用的水基润滑剂更少。目前，国内部分铜加工企业对锌含量≥32％(wt)的黄铜热轧时，使用乳化液。但对锌含量≤32％(wt)的单相(α相)黄铜，由于其硬度较普通黄铜大，变形力大，比普通黄铜更难轧制，目前不少厂家采用人工涂抹黄油润滑轧辊的方式，致使铜带产品表面质量较差，表面残留物较多，而且存在能源消耗大，使用时易产生油烟，工人的劳动环境恶劣等问题。热轧单相(α相)黄铜时采用水基乳化液体系润滑的还未见报道。
发明内容：
本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种单相黄铜热轧乳化液来满足硬态黄铜热轧的要求；本发明同时提供所述单相黄铜热轧乳化液的制备方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
单相黄铜热轧乳化液，其特征是乳化液母液按重量百分比的构成为：
N15或N10机械油10～80％、 乳化剂0.5～45％、 乳化稳定剂0～5％、
极压剂0.5～15％、 油性剂0.5～15％、 防锈剂0.5～16％、
腐蚀抑制剂0～5％、 消泡剂0～5％， 水余量；
所述乳化液按重量百分比的构成为：
乳化液母液0.1～10％、 聚合添加剂0.01～6％、 水余量。
本发明乳化液的特点也在于：
所述乳化剂为油酸三乙醇胺，或按重量百分比的构成为：油酸三乙醇胺：8～99.9％、司本80为0.1～92％。
所述乳化稳定剂为乙醇或正丁醇。
所述极压剂为亚磷酸二正丁酯。
所述油性剂为碳原子12～18的脂肪醇。
所述防锈剂为碱性壬基萘磺酸盐。
所述腐蚀抑制剂为2，6二叔丁基对甲酚。
所述聚合添加剂为聚乙烯醇。
本发明乳化液制备方法的特征是：
首先将油酸与三乙醇胺按摩尔比1∶1加入带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，反应1小时，制得油酸三乙醇胺；然后将按重量百分比为：N15或N10机械油10～80％、极压剂0.5～15％、油性剂0.5～15％、防锈剂0.5～16％、腐蚀抑制剂0～5％、消泡剂0～5％加入到带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，待反应釜中物料混合均匀后加入乳化剂0.5～45％、乳化稳定剂0～5％、余量水，搅拌保温1.5小时得乳化液母液；
然后按乳化液母液为0.1～10％、聚合添加剂为0.01～6％的重量比在水中稀释，搅拌均匀即得单相黄铜热轧乳化液。
本发明的消泡剂为市售消泡剂。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明乳化液使轧制产品的表面质量提高，消除了表面黑丝、炭化物等杂质，带材表面更为光洁；
2、本发明乳化液具有良好的抗磨性能和减摩性能，降低了轧辊消耗，延长了换辊周期；
3、本发明乳化液由于采用水基润滑体系，能充分冷却轧辊，有助于控制辊形，并降低了轧制产品的带坯公差和中间差。
4、本发明的使用可以大大提高劳动效率，降低工人劳动强度。
为了评价单相黄铜热轧乳化液的性能，进行如下实验：
1、将1％浓度的乳化液装入100mL具塞量筒中，放入恒温干燥箱中，在90℃下考察乳化液的热稳定性。
2、在35℃下干燥器中使用一级灰口铸铁对乳化液进行防锈性试验。
3、在MQ-800型四球实验机上对1％浓度的乳化液进行油膜强度和长期磨损试验，评价润滑油的摩擦磨损性能。
乳化液稳定性试验：
按GB6144-85进行贮存安定性试验，结果表明研制的乳化液合格。
为满足热轧工艺条件，配制1％浓度的乳化液，装入100mL具塞量筒中，放入恒温干燥箱中，在90℃下放置数日，考察乳化液的热稳定性。试验结果表明，该乳化液在90℃下放置三日，无油皂析出，放置一周以后有少量皂析出，乳化液的各项性能指标见表1
表1乳化液的各项性能指标
| 项目 | 性能 | 试验方法 | |
| 母液外观(15～35℃) | 红棕色透明油体 | 目测 | |
| 乳化液pH值 | 8.40 | GB6144-85 | |
| 乳化液贮存安定性 | 无油皂析出，不分层 | GB6144-85 | |
| 防锈性试验，h | 单片 | ＞48 | GB6144-85 |
| 叠片 | ＞8 | ||
| 最大无卡咬负荷PB值，N | 744.8 | GB3142-82 | |
| 磨斑直径(392N，30min)，mm | 0.690 | GB6144-85 | |
| 消泡性能 | 合格 | GB6144-85 | |
试验证明，该乳化液的各项性能指标均符合GB6144-85及GB3142-82的要求。
乳化液防锈性试验：
按GB6144-85进行防锈性试验，试验结果见表2。
表2乳化液防锈性实验
| 乳化液浓度 | 性能，h | 实验方法 | |
| 1.0％ | 单片 | ＞48 | GB6144-85 |
| 0.75％ | 单片 | ＞40 | |
| 0.5％ | 单片 | ＞24 | |
| 1.0％ | 叠片 | ＞8 | |
试验证明，该乳化液的防锈效果较好，单片在上述浓度下均合格，叠片在浓度1.0％时合格。
腐蚀试验：试验结果表明，研制的乳化液达到了要求。结果见表3
表3腐蚀试验
| 试片 | 性能，h | 实验方法 |
| 钢片 | 24 | GB6144-85 |
| 铜片 | 6 | |
| 铝片 | 4 |
试验结果证明，该乳化液具有一定的耐腐蚀性能。
摩擦磨损试验：
按GB3142-82配制1％浓度的乳化液，在MQ-800型四球实验机上测定它的油膜强度，结果见图1。在负荷为396N、转速为1450r/min条件下进行30min长磨试验，评价润滑油的抗磨性能，减摩效果见图1，磨班直径为0.745mm。试验结果证明，该乳化液具有一定的减摩和抗磨性能。
H68黄铜热轧现场试验：
H68单相黄铜的新热轧现场工艺乳化液配比为：乳化液母液0.1～10％，聚合添加剂0.01～6％，余量为自来水。新工艺的特点为：
(1)轧制产品的表面质量较好，无毛刺、黑丝，带材表面较亮；
(2)水基润滑液对轧辊的保护较好，减少了中间磨辊次数，并延长了换辊周期；
(3)有利于控制辊形，降低了带面公差和中间差，将原凹辊轧制改成平辊轧制；
(4)减少了单个工件轧制成成品的时间，减少了换辊次数，大大提高了生产效率；
(5)水基液不产生油烟，因而改善了工人劳动环境。
附图说明：
附图为本发明乳化液在硬态黄铜热轧中的长磨试验减磨效果曲线。
以下通过具体实施方式对本发明作进一步说明：
乳化液母液按重量百分比的构成为：
N15或N10机械油10～80％、 乳化剂0.5～45％、 乳化稳定剂0～5％、
极压剂0.5～15％、 油性剂0.5～15％、 防锈剂0.5～16％、
腐蚀抑制剂0～5％、 消泡剂0～5％， 水余量；
在这一取值范围中，按其重量百分比可以任意组配如下表：
| 组别 | 机械油 | 乳化剂 | 乳化稳定剂 | 极压剂 | 油性剂 | 防锈剂 | 腐蚀抑制剂 | 消泡剂 | 水 |
| 1 | 10 | 45 | 5 | 15 | 4 | 6 | 4.5 | 5 | 余量 |
| 2 | 20 | 35 | 3 | 8 | 10 | 14 | 3 | 4.5 | 余量 |
| 3 | 25 | 30 | 3.5 | 3.5 | 8 | 16 | 0 | 4 | 余量 |
| 4 | 30 | 5 | 0 | 5 | 12 | 8 | 0.5 | 1.5 | 余量 |
| 5 | 35 | 20 | 2.5 | 2 | 15 | 12 | 1.5 | 3.5 | 余量 |
| 6 | 40 | 15 | 2 | 1 | 6 | 10 | 3.5 | 3 | 余量 |
| 7 | 50 | 10 | 4.5 | 10 | 2 | 3 | 2.5 | 2.5 | 余量 |
| 8 | 80 | 0.5 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 5 | 0 | 余量 |
注：当乳化剂用量较大时，可不加乳化稳定剂；当防锈剂用量较大时，可不加腐蚀抑制剂；当乳化剂用量较小时，可不加消泡剂。
乳化液按重量百分比的构成为：
乳化液母液0.1～10％、 聚合添加剂0.01～6％、 水余量。
在这一取值范围中，按其重量百分比可以任意组配如下表：
| 组别 | 乳化液母液 | 聚合添加剂 | 水 |
| 1 | 0.1 | 6 | 余量 |
| 2 | 10 | 0.01 | 余量 |
| 3 | 5 | 3 | 余量 |
具体实施中，乳化剂可以是油酸三乙醇胺，或按重量百分比的构成为：
油酸三乙醇胺：8～99.9％、 司本80 0.1～92％
在这一取值范围中，按其重量百分比可以任意组配如下表：
| 组别 | 油酸三乙醇胺 | 司本80 |
| 1 | 8 | 92 |
| 2 | 99.9 | 0.1 |
| 3 | 50 | 50 |
具体实施中乳化稳定剂为乙醇或正丁醇、极压剂为亚磷酸二正丁酯、油性剂为碳原子12～18的脂肪醇、防锈剂为碱性壬基萘磺酸盐、腐蚀抑制剂为2，6二叔丁基对甲酚、聚合添加剂为聚乙烯醇。
制备过程：首先将油酸与三乙醇胺按摩尔比1∶1加入带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，反应1小时，制得油酸三乙醇胺；然后将按重量百分比为：N15或N10机械油10～80％、极压剂0.5～15％、油性剂0.5～15％、防锈剂0.5～16％、腐蚀抑制剂0～5％、消泡剂0～5％加入到带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，待反应釜中物料混合均匀后加入乳化剂0.5～45％、乳化稳定剂0～5％、余量水，搅拌保温1.5小时得乳化液母液。
然后按乳化液母液为0.1～10％、聚合添加剂为0.01～6％的重量比在水中稀释，搅拌均匀即得单相黄铜热轧乳化液。
实施例1：乳化液母液按下列重量百分比组成：
| 油酸三乙醇胺 | 5.0％ |
| 司本80 | 0.4％ |
| 亚磷酸二正丁酯 | 3.0％ |
| 二壬基萘磺酸钡 | 16％ |
| 十二醇 | 0.5％ |
| 乙醇 | 0.4％ |
| 2，6-二叔丁基对甲酚 | 0.2％ |
| 消泡剂 | 0.2％ |
| N10机械油 | 14％ |
| 水 | 余量 |
乳化液母液按上表含量配制好以后，取1份乳化液母液，用自来水稀释至重量百分浓度0.1％，然后往稀释液中加入1份聚乙烯醇，搅匀即得乳化液。
实施例2：乳化液母液按下列重量百分比组成：
| 油酸三乙醇胺 | 15％ |
| 司本80 | 0.5％ |
| 亚磷酸二正丁酯 | 5.0％ |
| 二壬基萘磺酸钡 | 10％ |
| 十八醇 | 2.0％ |
| 正丁醇 | 0.8％ |
| 2，6-二叔丁基对甲酚 | 0.2％ |
| 消泡剂 | 0.2％ |
| N15机械油 | 30％ |
| 水 | 余量 |
乳化液母液按上表含量配制好以后，取10份乳化液母液，用自来水稀释至重量百分浓度10％，然后往稀释液中加入6份聚乙烯醇，搅匀即得乳化液。
实施例3：乳化液母液按下列重量百分比组成：
| 油酸三乙醇胺 | 18％ |
| 司本80 | 2.0％ |
| 亚磷酸二正丁酯 | 10％ |
| 二壬基萘磺酸钡 | 5.0％ |
| 十八醇 | 4.0％ |
| 正丁醇 | 0.2％ |
| 2，6-二叔丁基对甲酚 | 0.2％ |
| 消泡剂 | 0.2％ |
| N15机械油 | 20％ |
| 水 | 余量 |
乳化液母液按上表含量配制好以后，取5份乳化液母液，用自来水稀释至重量百分浓度5％，然后往稀释液中加入3份聚乙烯醇，搅匀即得乳化液。
Claims (9)
1、一种单相黄铜热轧乳化液，其特征是乳化液母液按重量百分比的构成为：
N15或N10机械油10～80％、乳化剂0.5～45％、乳化稳定剂0～5％、
极压剂0.5～15％、 油性剂0.5～15％、防锈剂0.5～16％、
腐蚀抑制剂0～5％、 消泡剂0～5％， 水余量；
所述乳化液按重量百分比的构成为：
乳化液母液0.1～10％、聚合添加剂0.01～6％、水余量。
2、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述乳化剂为油酸三乙醇胺，或按重量百分比的构成为：油酸三乙醇胺：8～99.9％、司本80 0.1～92％。
3、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述乳化稳定剂为乙醇或正丁醇。
4、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述极压剂为亚磷酸二正丁酯。
5、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述油性剂为碳原子12～18的脂肪醇。
6、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述防锈剂为碱性壬基萘磺酸盐。
7、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述腐蚀抑制剂为2，6二叔丁基对甲酚。
8、如权利要求1所述的乳化液，其特征是所述聚合添加剂为聚乙烯醇。
9、一种权利要求1所述乳化液的制备方法，其特征是首先将油酸与三乙醇胺按摩尔比1∶1加入带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，反应1小时，制得油酸三乙醇胺；然后将按重量百分比为：N15或N10机械油10～80％、极压剂0.5～15％、油性剂0.5～15％、防锈剂0.5～16％、腐蚀抑制剂0～5％、消泡剂0～5％加入到带搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，待反应釜中物料混合均匀后加入乳化剂0.5～45％、乳化稳定剂0～5％、余量水，搅拌保温1.5小时得乳化液母液；
然后按乳化液母液为0.1～10％、聚合添加剂为0.01～6％的重量比在水中稀释，搅拌均匀即得单相黄铜热轧乳化液。
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