TWI458821B - 乾膜、抗腐蝕冷形成潤滑劑 - Google Patents

Description

乾膜、抗腐蝕冷形成潤滑劑

本發明係關於結合水相液體與鈍化和潤滑性塗層組成物及其用途。特別地，本發明係關於極為有效之潤滑劑組成物，較佳地此組成物大體上或完全不含二硫代胺基甲酸酯，以便使用於金屬(例如鐵、鋼和鋁)的冷成形。在與金屬基體單接觸、接著乾燥變成在金屬基體表面上，此等組成物產生一種光滑塗層，其兼有固體黏附鈍性塗層及固體及/或液體潤滑劑兩者，且在任何形式的冷加工操作中，利於如此塗覆之金屬基體的冷加工極為有效；冷加工操作需要經由此塗覆之基體表面和一種成形工具例如模子間之相對移動，使物體的如此塗覆之表面變形。

更特別地，本發明係關於前述型式的組成物，經由簡單程序其形成一種強固潤滑塗層，在使工件歷經冷加工之前，此簡單程序中，經由在周圍溫度時噴霧或浸漬，將組成物塗覆在工作件上，然後予以乾燥。本發明亦係關於金屬的潤滑冷成型之方法，其係利用根據本發明之潤滑組成物及空白，意指被形成之工作件已使用潤滑組成物塗覆。

熟知形成塗層在金屬表面上之許多水相液體組成物其保護金屬表面同時被冷加工。通常，先前大多數有效者是經施加在鋼基板上之先前重磷酸鹽轉化塗層，或經施加在鋁基板上之複雜鋁酸鈣轉化塗層上之鋅、鈣及/或鈉皂。(通常，將硬脂酸鈉或其他鈉皂施加在磷酸鋅塗層上或施加在鋁酸鈣塗層上。咸信鈉皂和先前轉化塗層中鋅或鈣間之反應導致鋅或鈣皂層和鈉皂層，因此，此型的潤滑劑時常稱為「反應性」潤滑劑)。然而，此種組合環境上不利，特別當使用在磷酸鹽塗層上時，因為使用來形成磷酸鹽塗層之液體組成物通常含某些型式的金屬離子，例如鋅、鎳、錳等的離子及/或類似者，彼等被視為污染。鋅皂和鈣皂實質上不溶於水，但是因為當使用作為冷加工潤滑劑時，彼等易於形成精細粉塵粒子在環繞冷加工程序的部位之空氣中，充其量，造成工作場所刺激，最壞造成危險。此種組合經濟上亦屬不利，因為使用潤滑被加工之金屬基體的此種方法，通常它需要分開之轉化塗層和潤滑塗層工藝步驟，連同關聯需要用於大規模實施冷加工之設備。

該項技藝中教示各種以聚合物為基礎之潤滑劑作為結合硬脂酸酯在磷酸鋅轉化塗層上的代替，但是目前為止，在所有應用中，沒有一種以聚合物為基礎之潤滑劑證明是商業上可接受。商業使用先前聚合潤滑劑之時常有不預期的特徵是刮痕存在在冷加工物品的表面上。

聯合轉化塗層和其他潤滑劑的最佳特徵成為單一步驟之先前嘗試導致發佈美國專利4,289,546和4,289,547彼等共同具有許多內容，及此兩專利中所引用之較早專利。長期實施中，所有此等專利的教示，對於使用在鋼上，證明是商業上不可接受，鋼是在冷加工期間予以處理以便保護之最普通基體，因為自鋼所溶解之鐵陽離子最後集聚在工作組成物中達到如此程度以致使其連續使用不能實行。

更最近地美國公開專利申請案號2004-0226629A1揭示用於形成聯合之轉化和潤滑塗層在金屬基體上之組成物，其包括乙氧基化脂肪(族)醇其脂肪烴部分含有18或更多碳原子，及已溶之磷酸鹽陰離子。該轉化和潤滑塗層係在加熱之磷酸浴中產生。由於在形成轉化塗層期間鐵的溶解，此組成物和方法的一個缺點是造成泥漿狀在浴中。浴中之鐵產生磷酸鐵粒子。在使用期間，粒子的濃縮最後達到一種濃度，在此濃度時，粒子被併合入潤滑塗層中，此現象導致工件的擦傷和刮壞。

本文之申請人克服此等先前技藝轉化塗層/潤滑劑浴的缺點，係經由延遲大部分的金屬基體與塗層組成物之鈍化反應直至將基體自塗布浴中取出之後。

本發明的主要目的在提供潤滑劑和可消除或至少減少上文所述之環境和其他壞處之方法，當與使用磷酸鹽轉化塗層、接著施加鋅皂之先前技藝和在冷加工時一般所使用之其他單一步驟潤滑劑相比較時，同時仍適當的完成冷加工。其他代替或並存之目的是減少冷成形操作的總能量及/或其他成本，特別經由減少被冷加工之物體的加工處理相關之廢物，更特別因為不接受刮壞之表面及/或經由完成減少成形操作所需要之壓機噸數。更有另外代替或並存之目的係在目前商業應用中、在較為嚴格條件下用於擠壓時提供令人滿意之潤滑劑。

除了在申請專利範圍、和操作實例或其他方面明確指示情況之外，指示物料的量或反應的條件及/或用途之此敘述中之所有數字的數量應被了解為於敘述本發明的最廣義範圍時經由字「大約」予以修飾。通常，以在所陳述之數字限度以內應用較佳。又，全文之此敘述除非明確陳述為相反的：百分比「份數」和比率等之值係以重量計；術語「聚合物」包括「低聚物」、「共聚物」、「三聚物」等；就本發明有關係之特定目的而言，壹組或壹類的物料之敘述係適當或較佳間接指示相等於該組或該類之任何兩者或更多種之混合物是適當或較佳；在化學術語中，組分之敘述係指添加至任何指定敘述之化合或藉由指定敘述之化學反應之原地產生期間的組分，且一旦混合不一定排除混合物的各組分間之其他化學相互作用；離子形式之物料的詳細敘述另外間接指示：充分相反離子的存在來產生組成物(就整個而言)之電中性(如此隱含地指定之任何相反離子較佳應選自明確指定之呈離子形式之其他成分至可能的程度，除了避免對於本發明之目的不利地發生作用之相反離子以外，否則可自由選擇此類相反離子)；又術語「莫耳」和其文法上變更可應用至經由存在之原子的數目和型式所界定之元素、離子和任何其他化學物種以及具有明確分子之化合物。

本發明的一個目的在提供一種潤滑劑組成物，較佳此組成物實質上或完全不含二硫代胺基甲酸酯包括水、磷酸鹽及/或磷酸；一種有機聚合物及/或蠟分散體；及視需要地，抗磨損添加劑、增稠助劑、界面活性劑和消泡劑。此組成物可能是工作浴或經由用水稀釋能形成工作浴之濃縮物。

本發明的更進一步目的在提供水相液體組成物，包括：

A)至少一種有機聚合物及/或蠟分散體；

B)至少一種磷酸鹽及/或磷酸；

C)視需要地，至少一種界面活性劑；

D)視需要地，至少一種增稠助劑；

E)視需要地，至少一種抗磨損添加劑；

F)視需要地，至少一種消泡劑；

G)視需要地，至少一種腐蝕抑制劑；及

H)視需要地，至少一種與A)不同之液體直鏈或分枝烴；

其中(A)對(B)之重量比範圍為自約10至約0.1。

本發明的更進一步目的在提供水相液體組成物、水相液體潤滑劑組成物，其中：

A)包括以乾固體基質計為2-15wt%的聚乙烯分散體，

B)包括2-20wt%的酸性磷酸鹽，

C)包括0.1-1.0wt%的界面活性劑，

D)包括0.5-1.0wt%的纖維素增稠劑，

E)包括0.0-4.0wt%的石墨及/或0.0-2.0wt%的MoS₂ ，

F)包括0.0-1.0wt%的消泡劑。

本發明的更進一步目的在提供水相液體組成物，其中(H)包括1.0-10.0wt%的液體脂肪(族)烴。

本發明的更進一步目的在提供水相液體組成物，其中(B)包括至少一種的磷酸二氫銨和磷酸二氫鈉。

本發明的更進一步目的在提供水相液體組成物，包括一種界面活性劑其數量有效地促進均勻施加該組成物至基體。

本發明的另外目的係在金屬工件上提供乾燥膜潤滑劑，該乾膜潤滑劑包括金屬工作件與如上所述之潤滑劑組成物的反應產物。

本發明的另外目的係包括在金屬工作件上提供空白(件)，其具有a)已被乾燥如上所述之潤滑劑組成物；及/或b)選自潤滑劑組成物成分之至少一種物質與工作件的反應產物的塗層。

本發明的另外目的在提供用於製造光滑塗層之方法，包括：

-使空白金屬工作件與潤滑劑組成物接觸，其在周圍溫度時在工作件上不形成轉化塗層；

-乾燥或操作所塗覆之金屬工作件，因此將該塗覆之金屬工作件加熱，以至於潤滑劑組成物的成分與工作件的金屬表面起反應，因此形成鈍性磷酸鹽塗層和乾膜潤滑劑。

本發明的更進一步目的在提供在金屬基體上形成結合鈍化和潤滑塗層之方法，使組成物與金屬基體接觸，該方法包括：在周圍溫度時，將金屬基體塗覆以根據本發明之組成物及乾燥金屬基體上之組成物，使得在乾燥期間，在基體上形成鈍化塗層。該方法可包括在溫度約170至250℉間加熱組成物來加速組成物之乾燥，並促進非揮發性成分和金屬基體間之化學反應。

本發明的另外目的在提供具有鈍性薄膜在其上之成型金屬工作件，及其製造之方法，該鈍性薄膜係由下列步驟所造成：

A)在周圍溫度(40至100℉)時，使用潤滑劑組成物塗覆在空白金屬工作件上，此潤滑劑組成物實質上或完全不含二硫代胺基甲酸酯而包括水、磷酸鹽及/或磷酸；有機聚合物及/或蠟分散體；並視需要地，抗磨損添加劑、增稠助劑、界面活性劑和消泡劑；

B)乾燥在空白金屬工作件上之潤滑劑組成物，而在其上形成乾膜潤滑劑；

C)形成空白金屬工作件，因此產生具有鈍性薄膜在其上之成形金屬工作件。

本發明的另外目的在提供具有鈍性薄膜在其上之成形金屬工作件，及其製造之方法，其中該鈍性薄膜係由在步驟A)之後，加熱工作件或經由形成步驟C)予以產生。

申請人發現用於形成光滑塗層之液體塗層組成物，當在冷成形之前施加時，在成形物品的表面上留下鈍性薄膜，在自塗布浴中移出之後，此薄膜實質上完全產生。關於上下文之「實質上完全產生」意指在自塗布浴中移出工作件之後，產生至少以增加50,60,70,80,90,95,98或100wt%之優先順序的鈍性薄膜。

當將金屬工作件浸沒入潤滑劑組成物的水溶液或水性分散體中時，此光滑塗層即產生，較佳實質上或完全不含二硫代胺基甲酸酯而包括水、磷酸鹽及/或磷酸；有機聚合物及/或蠟分散體；其後予以乾燥。申請人亦發現當該水溶液或分散體亦含抗磨損添加劑(例如石墨及/或MoS₂ )時，可將特別優良潤滑性能授予所獲得之塗層。

本發明的具體實施例包括：適合於直接處理金屬表面之液體工作組成物、經由乾燥此等工作組成物所形成之已乾燥固體潤滑塗層及具有此等固體潤滑塗層之金屬工作件，在成形之前後兩者，經由水稀釋及/或經由與其他濃縮組成物混合可形成工作組成物，再濃縮該組成物，經由根據本發明之已乾燥組成物所潤滑之潤滑金屬塑性加工程序，及用於製備金屬物體以便塑性冷加工之方法，係經由彼等具有固體潤滑塗層其方式是經由將根據本發明工作液體組成物的液體塗層乾燥在金屬物體上。

根據本發明之一種水相潤滑劑組成物包括：

A)一種有機聚合物及/或蠟分散體；

B)磷酸鹽，較佳是酸性磷酸鹽及/或磷酸；

C)視需要地，界面活性劑；

D)視需要地，增稠助劑；

E)視需要地，抗磨損添加劑；

F)視需要地，消泡劑；

G)視需要地，腐蝕抑制劑；及

H)視需要地，直鏈或分枝烴。

在一實施例中，該水相潤滑劑組成物包括：

以乾固體基質計為2-15wt%的聚乙烯分散體，

合計2-20wt%的酸性磷酸鹽，該合計包含一或兩種的0-10wt%磷酸二氫銨；

0-10wt%磷酸二氫鈉；

0.1-1.0wt%具有平均4至8莫耳的環氧乙烷的C_9-11 界面活性劑；

0.5-1.0wt%纖維素增稠劑；

0.0-4.0wt%石墨；

0.0-2.0wt% MoS₂ ；

0.0-1.0wt%消泡劑。

在另一實施例中，該潤滑劑組成物更進一步包括與C_9-11 界面活性劑不同之0.1至2.0wt%的第二界面活性劑，較佳是其它之烷氧基化醇，最佳是具有平均2至6莫耳的環氧乙烷之C_12-18 界面活性劑。另一實施例中，該潤滑劑組成物更進一步包括1.0-10.0wt%的液體脂肪族烴。

適合使用於本發明的潤滑劑組成物中之有機聚合物(A)是聚乙烯分散體、聚乙烯醇、聚乙烯四氫吡咯酮、丙烯酸系聚合物、醋酸乙烯聚合物、環氧聚合物、胺甲酸乙酯聚合物和酚型聚合物。適當聚合物在冷成形操作期間對抗氧化係穩定。以聚乙烯分散體較佳，不含氧化不穩定基團之其他有機聚合物亦適合例如酮類、醛類、羧基、醚鍵、酯鍵和非芳族不飽和。該等聚合物可能是水溶性或水可分散。意欲存在於工作浴中之聚合物的數量，以乾固體基質計是至少以增加2,3,4,5,6,7wt%之優先順序且至少為了經濟，至少不超過12,13,14,15,18,20,25wt%。較佳具體實施例中，聚合物的數量是約4wt%至約12wt%。較佳為聚合物在周圍溫度時是固體且意欲具有以增加至少100,110,115,120,125,130℃之熔點之優先順序。

潤滑劑組成物的磷酸鹽(B)可能源自單價或二價金屬的任何磷酸鹽，其條件為：造成之鹽充分可溶於工作浴中且不會不利地影響組成物的性能。以鹼金屬和鹼土金屬的酸性磷酸鹽較佳，但是符合前述要求之過渡金屬酸性鹽亦適合。在替代具體實施例中，未使用過渡金屬酸性鹽。在一個實施例中，單獨或結合使用磷酸的銨酸性鹽，例如磷酸二氫銨和磷酸二氫鈉。

或者，可將磷酸鹽經由使用磷酸協同適合磷酸鹽之一或多種陽離子源來就地產生。意欲，充作適合磷酸鹽之金屬陽離子源之物質包含對於潤滑劑組成物的性能無害之陰離子或經由例如汽化或沉澱自組成物可容易移除。適合磷酸鹽之適當陽離子源的實例包括NaOH和NH₄ OH。

水相潤滑劑組成物中磷酸鹽的總量意欲在自約2.0wt%直至特別磷酸鹽的溶解度限度之範圍內。意欲，水相潤滑劑組成物中，磷酸鹽的數量是以增加至少2,3,4,5,6,7,8,9,10wt%之優先順序且不超過35,30,20wt%。為了經濟至少其較佳者為初乾燥之潤滑劑塗層中總磷酸鹽含量係不超過75wt%，更佳50wt%。本發明的較佳實施例中，磷酸鹽係選自下列所構成之族群：磷酸二氫銨和鹼金屬酸性磷酸鹽例如磷酸二氫鈉或其混合物。在一實施例中，該混合物包括5至10wt%磷酸二氫銨和2至5wt%鹼金屬酸性磷酸鹽。

獨立地，(A)對(B)的比率意欲是10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0.0,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2或0.1。

在某些實施例中，潤滑劑組成物包括以足夠穩定潤滑劑組成物中任何非水可溶成分的分散體之數量存在之至少一種界面活性劑(C)。適當界面活性劑包括非離子型及/或離子型界面活性劑，一個較佳實例係烷氧基化之脂肪族醇，意欲此醇是水溶性或水可分散。為了本發明之目的，烷氧基化之醇經由精於該技藝之人士應了解係意指與一或數莫耳的環氧化物，係經由非限制實例，例如環氧乙烷、氧化丙烯或氧化丁烯起反應而產生聚醚醇。除非，本文中在其他方面特別敘述，烷氧基化物之終端功能基是醇功能基，即-OH。表面活性劑意欲包括以增加至少2,3,4,5莫耳的烷氧基化之優先順序及不超過以增加18,12,10莫耳之優先順序的烷氧基化。關於烷氧基化物，以環氧乙烷較佳，但是可使用氧化丙烯達該程度即：它不會干擾界面活性劑之性能。意欲，烷氧基化脂肪族醇分子的脂肪部分以增加具有平均為至少3,5,7,9之碳原子之優先順序，且不超過以增加18,15,13,11個碳原子之優先順序。意欲，至少一種界面活性劑包括相當於式I之分子：

(C_n H_2n+1 )O(C₂ H₄ O)_m H

其中n=9,10,11,12,13,14或15；而m=2,3,4,5,6,7,8,9或10。

在較佳之實施例中，至少一種界面活性劑包括選自相當於式II之醇的分子：

(C_n H_2n+1 )O(C₂ H₄ O)₆ H

其中n=9,10,11。在另外實施例中，利用烷氧基化脂肪醇界面活性劑的組合，於此情況n=9,10,11,12,13,14或15；而m=2,3,4,5,6,7或8。

潤滑劑組成物的視需要成分包括抗磨損添加劑(D)，經由非限制實例例如MoS₂ 和石墨；增稠助劑(E)，如該項技藝中所熟知，例如纖維素增稠劑。其他視需要成分包括消泡劑(F)和腐蝕抑制劑(G)如該項技藝中所熟知。含乙氧基化醇之水相組成物有時著色或在其他方面，使暴露至其中之金屬表面褪色。如果此現象是不良好，通常可經由包括一種適當腐蝕抑制劑作為視需要成分(G)在工作組成物中來預防。

在某些實施例中，潤滑劑組成物包括具有5至1000厘泊之黏度範圍和低於70℃熔點之直鏈或分枝烴(H)。較佳，該熔點是以至於該烴在周圍溫度時是液體。此類烴的適當實例是具有大於100℃之閃點者並包括聚α-烯烴，不飽和烴之聚合物和礦物油。

根據本發明之工作水相組成物中，成分(H)之濃度較佳是至少具有增加組成物的0.5,1.0,2.0,2.5,2.9,3.3,3.7,4.1,4.4,4.6或4.8%之優先順序。當成分(H)之濃度是多達20wt%時，並無熟知之技術缺點，但是為了經濟效益，較佳最低濃度的合宜且獨立之此濃度增加以不超過組成物的13，11,9.5,8.5,8.0,7.6或7.3%之優先順序。獨立地，(A)對(H)之比率意欲是15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0.0,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2，或0.1。如果成分(H)之濃度太低，所形成之塗層不可能具有嚴格冷成形操作所需要之充分潤滑性及可塑性。

工作浴具有至少約3.0的pH值以便限制蝕刻和腐蝕工作件的危險，且增加以不超過約7.5,7.0,6.5,6.0,5.5,5.0,4.5,4.0之優先順序。為了達到所需要範圍以內之pH值，在大多數或全部的其他成分已被混合入其中後，可將酸或鹼添加至組成物。如果需要酸化劑，通常以磷酸較佳，其條件為：可將它以充分數量添加來使pH值達到所需範圍不超過上文所指定之最大較佳總磷酸鹽離子濃度。如果需要鹼化劑，通常以氫氧化鈉較佳因為該最廉價之替代物其不會將任何可能不易處理成分引入組成物中，但是可使用不妨礙本發明目的之任何適當鹼化劑。

根據本發明之水相工作或濃縮組成物中，各種必須、較佳和視需要成分的絕對濃度毫不加以嚴密限制，關於其主要成分的濃度之優先選擇係由工作組成物和濃縮物組成物兩者之黏度主要來測定。濃縮物組成物中，較佳儘可能高之非揮發性成分的濃度可經由用於自其容器取出濃縮物可供利用之設備有效地利用，並將濃縮物組成物與水混合，且有時與其他物料混合而形成工作組成物。工作組成物本身中，較佳黏度是能形成一至少臨時黏著液體薄膜，將工作組成物塗覆在基體上，當乾燥時，將含較佳數量的非揮發性潤滑劑成分。此等較佳數量隨著正確選擇基體和冷加工條件而廣泛變更，但是可隨著經由精於該技藝之人士的最小實驗來快速決定。關於大多數用途，咸信本文中陳述之數字優先選擇是正確，但是僅應視為例外用途之一般準則。

較佳地，根據本發明之潤滑劑組成物實質上或完全不含二硫代胺基甲酸酯。按實質上不含，意指本發明的組成物增加以含少於0.50,0.40,0.30,0.20,0.10,0.001,0.0001g/1之優先順序的二硫代胺基甲酸酯。其較佳者為：未進行故意添加二硫代胺基甲酸酯至本發明之組成物，唯來自吸出或其他來源之污染程度是在本發明之範圍以內。申請人發現此種加成是不必要，增加製造之費用且可能對組成物的性能有害。

為了各種原因，幾乎時常包括由於排除不必要成分，至少節省成本，其較佳者為根據本發明之組成物應主要不含時常使用於先前技藝組成物中之各種物料。特別，在根據本發明之大多數實例中，較佳不包含增加優先順序，及隨著所指名每一成分之獨自優先不含超過5,4,3,2,1,0.5,0.25,0.12,0.06,0.03,0.015,0.007,0.003,0.001,0.0005,0.0002或0.0001%的下列(i)至(x)項之每一種：(i)天然來源之脂肪油，依照其天然發生形式，來將它經由化學反應來改質，(ii)鋅陽離子，(iii)鈣陽離子，(iv)鎂陽離子，(v)六價鉻，(vi)鎳陽離子，(vii)鈷陽離子，(viii)銅陽離子，(ix)呈任何離子形式之錳及(x)苯乙烯和馬來酸系一部分的共聚物。然而，此括弧中所述之所有選擇對於本文中明確敘述為根據本發明組成物的必要較佳或視需要成分之特定物質居於次要，以便明確敘述為必要，視需要或較佳物質可存在於根據本發明組成物中即使它是如此括弧中較先所述，不太較佳之某些較大類別的成員。

適於沉積潤滑劑塗層之方法，其包括使金屬基體與根據本發明之潤滑劑組成物接觸歷一段選擇時間，視需要乾燥金屬基體上之組成物，及使金屬基體歷經成形操作。在根據本發明來處理之前，較佳將金屬基體表面以用於任何特別型式的基體，該項技藝中眾所周知方式，將金屬基體表面習用地清潔，浸酸及/或沖洗。

意欲，將根據本發明之塗層組成物維持在周圍溫度，同時以根據本發明之方法塗覆金屬基體。特別，該塗層組成物較佳增加以至少35,40,45,50,55,60,65,70℉之優先順序之溫度，且獨自較佳增加以不超過100,95,90,85,80或75℃之優先順序。獨立地，在根據本發明之過程期間，該基體較佳保持與根據本發明之組成物接觸歷一段時間它是至少0.5,1.0,1.5,或2.0分鐘(下文中通常縮寫成〝min〞)，且任意地較佳為了經濟效益，至少是不超過15,10,7,5或3min。

然後將金屬基體自塗布浴中移出，通常容許乾燥。較佳地，藉由加熱塗覆之基體快速乾燥，其方式係由依據冷成形磨擦所產生之熱或經由外部加熱，例如烘箱乾燥。乾燥步驟自塗層移除水和其他揮發物並產生更酸性磷酸鹽在金屬表面上，不願受單純學說所束縛，咸信此操作產生鈍性塗層。以此種方式，避免於乾燥使用先前技藝水相無反應性潤滑劑所塗覆之金屬基體時，急驟生銹(flash rusting)的缺點。

通常，為了加速乾燥過程及促進工作組成物的非揮發性成分和金屬基體間之某些有利化學相互作用，其較佳者為：暴露根據本發明方法中所形成之液體塗層，在乾燥此液體塗層期間或其後加熱。暴露塗層至其中之最大溫度，隨著特定順序來增加為優先，較佳是不低於30,40,50,60,70,80,90或100℃且任意地較佳，隨著特定順序來增加為優先，是不超過180,160,150,140,130或120℃。獨立地，組成物中有機聚合物的熔點不應超過；就成分(A)之最佳實例而論，該熔點是約130℃。將塗層暴露至使用來乾燥它之最大溫度之時間，隨著特定順序來增加為優先，較佳是不少於3,5,7,10,12,14,16,17,18,19或20min且隨著特定順序來增加為優先，獨立較佳是不超過90,80,70,60,55,50或45min。

根據本發明組成物的特有面密度(亦時常稱為「添加重量[或質量]」)，在自液體組成物施加至金屬表面並乾燥在如此施加之液體塗層的固體成分之液體塗覆處理表面上到達適當位置之後，隨著特定順序來增加為優先，較佳是每平方米之表面至少5.0,6.0,7.0,8.0,9.0,9.5,10,10.5,11.0,11.5,12.0,12.5,13.0,13.4,13.7,14.0或15.0克之已乾潤滑組成物(面密度或添加重量的此單位在下文中通常縮寫成〝g/m² 〞)。且隨著特定順序來增加為優先，獨立較佳是不超過50,45,40,35,30,25,20g/m² 。潤滑劑的塗層重量僅可經由稱量已塗覆之基體，藉清潔劑的水溶液和軟刷之助自基體上移下潤滑劑塗層，然後沖洗，乾燥並再稱量來量測所移下之潤滑劑的重量予以測定。然後將所移下之重量經由除以面積(將稱量之總額自它除去)予以轉變成為塗層重量。

分別地，除去如上述先前段中所述，所測量之潤滑劑的塗層重量以外，根據本發明方法中，經塗覆之基體較佳具有磷酸鹽鈍化塗層之塗層重量其範圍自約0.001mg/m² 至約1000mg/m² 。由於其低重量，該磷酸鹽鈍化塗層重量可能量測時具有一些困難，在將潤滑劑塗層自試驗基體移下之後，經由將鈍化塗層在鉻酸水溶液中汽提，如通常該技藝中所熟知。通常，鈍化塗層存在的證據在形成之部分中見到，抗快速生銹(flash rusting)。

如果鈍化塗層或潤滑劑塗層的塗層重量太低，所形成之塗層不能提供充分潤滑來防止嚴格冷加工期間之磨擦損傷，材料黏附在模子上或類似情形。如果鈍化塗層或特別地潤滑劑塗層的塗層重量太高，可能有該技藝中所熟知之兩種可厭現象如洗掉(wash out)和潤滑油破裂(lube-burst)的至少一種發生之實質增加之虞。在洗掉方面，具有小曲率率半徑之外表面部分，例如沖壓之鑑別記號或錐形的兩獨特角間之急劇轉變不能保持如在冷加工後所需要之此等特徵。在潤滑油破裂方面，發現刮痕擦傷在拉伸之潤滑表面上，係在至少大概垂直於拉伸方向之方向，然而如果刮痕擦傷出現在不充分之潤滑表面上，則刮痕擦傷是至少大概平行於拉伸的方向。

本發明的實施可經由考慮下列而進一步了解，非限制產生的實例，而本發明的益處可參照比較實例予以更進一步了解。

實例.

試驗步驟： 將圓筒形狀之鋼杯料浸沒入塗層溶液中歷約1min之一段時間期間。然後，將具有塗層溶液在其表面上之坏料在溫度100℃時乾燥歷約30min。然後使該等部件歷經冷成形。性能準則是鑄模噸數和擠壓後之部件外觀。

實例1.

根據上述試驗步驟，使用如下表1之根據本發明。潤滑劑組成物作為適當稀釋液位，適當操作80%,90%的三稀釋液位(每種15)，總計45份：

比較實例1.

使用被敘述為含2至8%(w/v)多磷酸鹽，2至5%(w/v)二硫代胺基甲酸酯，5至12%(w/v)石墨和5至12%(w/v)二硫化鉬之含潤滑劑之商業上可供應二硫代胺基甲酸酯的塗層溶液，使相似份數歷經上述試驗步驟。成形操作需要經由壓機平均所施加之151.5噸/坏料之力。

實例1的塗層部件之成形操作需要平均力/坏料如下：100%、147.3噸、90%、147.7噸、和80%是148.5噸。實例1之潤滑劑組成物容許在平均4噸時加工處理，低於含潤滑劑之商業上可供應之二硫代胺基甲酸酯。實例1中成形後之部件的外觀可接受。彼等具有與先前技藝塗層部件相似外表，具有鏡面拋光，及很少至沒有殘渣存在在表面上。

實例2.

試驗步驟： 將四十八個鍛製預成形，碳鋼車輛車軸坏料浸沒入根據本發明之塗層組成物中：二十四個坏料適合使用表2中所列舉之每種組成物浸沒(於每種組成物中)歷約1min的時間期間。然後，將具有塗覆溶液在其表面上之坏料在約100℃溫度時乾燥歷約30min。然後，使車輛車軸坏料再100至200噸，Schuler液壓機上歷經冷成形。經由在四鑄模的每一者中連續成形工作件，該四鑄模轉移壓機產生大概25%直徑變形。知未經潤滑之部件黏附在此等鑄模中。性能準則是鑄模噸數，擠壓後之部件外觀及殘渣積聚在鑄模上。

在塗覆和乾燥之後的部件外觀顯示泥裂及由式1所形成之乾膜潤滑劑有一些剝落，沒有銹之鈍化塗層殘留在此等表面上。較少泥裂和剝落在乾燥後之式2組成物中見到。就大部分而論，擠壓後之外觀是令人滿意且兩式之間可相比擬。

式2顯示超過式1約5%的鑄模噸數改進，具有較少硬殘渣積聚在鑄模上，形成之部件無刮痕或磨損。由於形成之部件的可能擦傷以及鑄模黏著和磨損，硬殘渣積聚是長期的問題。

實例3.

根據實例2之步驟，使用表2中式2組成物來將140,000個車軸冷成形。此總數之車軸，實施合計560,000個成形步驟並無過度硬鑄模殘渣積聚在鑄模中。成形後之部件的外觀是可接受的，其具有鏡面拋光，及很少至沒有殘渣存在在表面上。

Claims (10)

1. 一種水相液體潤滑劑組成物，其係包括：A)以乾固體基質計為2-15wt%的聚乙烯分散體；B)2-20wt%的酸性磷酸鹽類；C)0.1-1.0wt%的界面活性劑；D)0.5-1.0wt%的纖維素增稠劑；E)0.0-4.0wt%的石墨及/或0.0-2.0wt% MoS₂ ；F)0.0-1.0wt%消泡劑；G)視需要地，至少一種腐蝕抑制劑；及H)視需要地，至少一種與A)不同之液體直鏈或分枝烴。
2. 如申請專利範圍第1項之水相液體潤滑劑組成物，其進一步包括(H)1.0-10.0wt%的液體脂肪族烴。
3. 如申請專利範圍第1項之水相液體潤滑劑組成物，其中(B)包括至少一種的磷酸二氫銨和磷酸二氫鈉。
4. 如申請專利範圍第1項之水相液體潤滑劑組成物，包括一種界面活性劑其數量有效地促進均勻施加該組成物至基體上。
5. 如申請專利範圍第1項之水相液體潤滑劑組成物，其進一步包括(G)一種腐蝕抑制劑。
6. 一種在金屬基體上形成結合鈍化和潤滑塗層之方法，使組成物與金屬基體接觸，該方法包括：在周圍溫度時，使金屬基體塗覆如申請專利範圍第1項的組成物，及乾燥金屬基體上之組成物，使得在乾燥期間，鈍化塗層形成在金屬基體上。
7. 如申請專利範圍第6項之方法，其進一步包括在溫度約 170至250℉間時加熱組成物來加速組成物之乾燥，並促進非揮發性成分和金屬基體間之化學反應。
8. 一種金屬基體，其係具有經由如申請專利範圍第6項之方法在其上製成結合鈍化和潤滑之塗層。
9. 一種製造具有鈍化薄膜在其上之成形金屬工件之方法，包括：A)在40至100℉時，使用如申請專利範圍第1項之潤滑劑組成物塗覆在空白金屬工件；B)乾燥空白金屬工件上之潤滑劑組成物來形成乾薄膜潤滑劑在其上；C)形成空白金屬工件，因此產生具有鈍化薄膜在其上之成形金屬工件。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中鈍化薄膜係經由在步驟A)後，加熱工件或經由形成步驟C)予以產生。