專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬材料的拉拔加工用載劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵、鍍鋅鋼、不銹鋼、銅、鋁、鈦等的金屬材料的拉拔加工用載劑，較詳細(xì)說(shuō)時(shí)，則本發(fā)明是涉及一種不伴隨化學(xué)反應(yīng)，利用噴布或浸漬的物理方法可形成載性?xún)?yōu)越的被膜于被加工物的金屬材料表面，且在不生成伴隨反應(yīng)的廢棄物、廢液的環(huán)境保護(hù)上亦優(yōu)越的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物。
長(zhǎng)久以來(lái)，在金屬材料的拉拔加工方面，以防止被加工材及工具間的烘接和粘結(jié)，并且保持潤(rùn)滑劑，提高導(dǎo)入性為目的而于金屬材料表面上進(jìn)行形成載劑被膜的處理。此載劑處理可分成由于化學(xué)反應(yīng)生成被膜的方法，及使物理的直接附著的方法二種，通常進(jìn)行載劑處理后的材料，在加工前涂布以金屬皂或消石灰為主成分的潤(rùn)滑劑或油、蠟并進(jìn)行拉拔成形。
在載劑被膜的生成方面采用化學(xué)反應(yīng)的方法，也被稱(chēng)作化學(xué)金屬表面處理法，以使形成磷酸鋅、磷酸鈣系被膜的磷酸鹽處理或使形成草酸鐵被膜的草酸鹽處理等使于金屬表面上生成具有用作載劑的被膜。由于此方法在與材料間的附著性良好且耐燒接性非常優(yōu)越，在鍛造、拉管、伸線等塑性加工領(lǐng)域的廣泛被使用。
然而，在這些的表面金屬化學(xué)處理法中，由于化學(xué)反應(yīng)生成的大量淤渣不可避免的成為產(chǎn)業(yè)廢棄物，又金屬表面化學(xué)處理后需水洗，故會(huì)發(fā)生含有多種重金屬離子、磷酸離子、碳酸離子、氟離子等的廢水，這些處理則耗費(fèi)較多的勞力及費(fèi)用。
另一方面，對(duì)于在不伴隨化學(xué)反應(yīng)下使載體被膜化學(xué)性的附著的方法，以硼砂為主成分是較通常的，硼砂與材料間的附著性也良好，由于藥液管理較簡(jiǎn)單而被廣泛使用，但是，由于存在被膜的吸濕引起的潤(rùn)滑性能降低，或耐蝕性有使金屬表面化學(xué)處理被膜低劣的問(wèn)題。再者，在湖泊附近由于廢水中的硼而有使用受限制的情形。又，由石灰皂引起的處理也被廣泛使用，但是也有潤(rùn)滑性、耐蝕性、發(fā)生粉塵等的問(wèn)題。
為解決這些問(wèn)題，在日本特開(kāi)平10-36876號(hào)公報(bào)內(nèi)揭示有以堿金屬硫酸鹽、堿金屬硼酸鹽為必要成分，于其中配合以任意成分的脂肪酸堿金屬鹽、脂肪酸堿土金屬鹽、固體潤(rùn)滑劑、水溶性熱塑性樹(shù)脂的潤(rùn)滑劑。此組合物可保持潤(rùn)滑性，同時(shí)僅以不揮發(fā)成分及pH的調(diào)整需要處理，并且雖然也不生成廢液，但仍有含有硼或潤(rùn)滑性不足的問(wèn)題。因此，目前尚未獲得不含硼且在環(huán)境保護(hù)方面也無(wú)問(wèn)題，并且在附著性、潤(rùn)滑性、耐蝕性均優(yōu)越的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物。
本發(fā)明為解決上述習(xí)知技術(shù)所具有的問(wèn)題，其目的是提供一種對(duì)于金屬材料表面上形成附著性、潤(rùn)滑性、耐蝕性均優(yōu)越的載劑被膜，且不含硼，廢棄物處理容易的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物。
本發(fā)明人等對(duì)為解決上述課題而采的手段進(jìn)行，經(jīng)精心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以特定比例含有堿金屬硫酸鹽及堿金屬硅酸鹽及水溶性或水分散性高分子的水溶液內(nèi)，通過(guò)使金屬材料浸漬干燥，使形成有不含硼且具有優(yōu)越的潤(rùn)滑性能的強(qiáng)韌的被膜，以至完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物，是以含有(A)成分的堿金屬硫酸鹽、(B)成分的堿金屬硅酸鹽、(C)成分的水溶性或水分散性高分子，以重量比計(jì)(B)/(A)=0.01-1的范圍內(nèi)，(C)/(A+B)的重量比在0.01～0.5的范圍內(nèi)的組合物。
前述水溶性或水分散性高分子是由聚氨酯樹(shù)脂、聚羧酸鹽、水溶性聚烯烴、聚醚及多糖類(lèi)而構(gòu)成的群體選出的至少一種為宜。
以下較詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。
在本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑中，所使用的(A)成分的堿金屬硫酸鹽在組成上并未有特別的限定，可使用Na2SO4、K2SO4、NaKSO4等。也可使用這些的混合物。
又，本發(fā)明所使用的(B)成分的堿金屬硅酸鹽也無(wú)特別限定，可使用硅酸鋰、硅酸鉀、硅酸鈉、正硅酸鈉、偏硅酸鈉、水玻璃等。也可使用這些的混合物。
另外，前述(A)堿金屬硫酸鹽及(B)堿金屬硅酸鹽的重量比(B)/(A)以在0.01～1的范圍內(nèi)為宜，較佳為0.05～0.7。當(dāng)(B)成分對(duì)(A)成分的重量比(B)/(A)未滿0.01時(shí)，被膜硬度變低，耐加重性會(huì)變差，所以金屬材料及工具容易發(fā)生燒接。再者，耐蝕性也顯著地降低。反之，當(dāng)(B)/(A)超過(guò)1時(shí)，則被膜硬度過(guò)于變高，被膜本身會(huì)容易損傷工具或材料，故并不理想。
其次本發(fā)明所使用的(C)成分的水溶性或水分散性的高分子化合物也無(wú)特別限定，可由聚氨酯樹(shù)脂、聚羧酸鹽、水溶性聚烯烴、聚醚及多糖類(lèi)而構(gòu)成的群體選出的至少一種為宜。
在本發(fā)明所使用的聚氨酯樹(shù)脂最好為水性聚氨酯，可采用一般可得到的任一種，例如可采用聚酯多元醇、多元醇、聚異氰酸酯為原料的水性聚氨脂。
本發(fā)明所使用的聚羧酸鹽，一般可采用能得到的任一種，但是以采用含有丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、伊康酸等聚合物或于單體內(nèi)含有這些的共聚物及這些的衍生物及鉀鹽、鈉鹽、銨鹽等是理想的。
本發(fā)明所用的水溶性聚烯烴，若為通常容易得到的，則可采用任一種，但是以采用聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮及這些的衍生物是理想的。
本發(fā)明所用的聚醚，若為通常容易得到的，則可采用任一種，但是以采用聚乙二醇、聚丙二醇及這些的衍生物是理想的。
本發(fā)明所使用的多糖類(lèi)，若為通常容易得到的，則可采用任一種，但是以采用甲基纖維素、甲基淀粉、甲基愈瘡木橡膠、乙基纖維素、乙基淀粉、乙基愈瘡木橡膠、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、羧甲基愈瘡木橡膠、羧甲基羥乙基纖維素、羧甲基羥乙基淀粉、羧甲基羥乙基愈瘡木橡膠、羥乙基纖維、羥乙基淀粉、羥乙基愈瘡木橡膠、羥乙基甲基纖維素、羥乙基甲基淀粉、羥乙基甲基愈瘡木橡膠、羥丙基纖維素、羥丙基淀粉、羥丙基愈瘡木橡膠、羥丙基伊基纖維、羥丙基甲基淀粉、羥丙基甲基愈瘡木橡膠、三羧基淀粉、三羧基直鏈淀粉、三羧基角質(zhì)素、占噸橡膠、磺醋酸-β1,3葡聚糖等的群體選出的至少一種為宜。
(C)成分的配合以(C)/(A+B)的重量比計(jì)為0.01～0.5，較佳為0.05～0.2，為重量比(C)/(A+B)未滿0.1時(shí)，由于處理后的干燥步驟的被膜生成的過(guò)程中，堿金屬硫酸鹽的結(jié)晶大量過(guò)于成長(zhǎng)，潤(rùn)滑劑的保持，導(dǎo)入性會(huì)變差。又重量比(C)/(A+B)超過(guò)0.5時(shí)，被膜的附著性降低，會(huì)變成容易發(fā)生燒接。并且，此時(shí)吸濕性也會(huì)顯著增加。
在本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物中，為提高耐銹性也可添加通常采用的亞硝酸鹽、鉬酸鹽、烷醇胺、雜環(huán)胺類(lèi)的防銹添加劑。
在本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物中，為提高液體安定性，也可添加一般常用的酒石酸鹽、葡糖酸鹽、EDTA等螯合劑。
在本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物中，尤其在金屬表面的擴(kuò)大率較高的加工條件下為提高耐燒接性，也可添加通常常用的硫黃系、磷系、氯等耐特壓添加劑。
在本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物中，為提高對(duì)原金屬表面的濕潤(rùn)性，也可添加一般常用的非離子性表面活性劑、陰離子性表面活劑、兩性表面活性劑選出的至少一種。
本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工組合物在使形成被膜時(shí)，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，對(duì)對(duì)象材料并未給予特別限定，但是在實(shí)用上，以對(duì)鋼鐵、不銹鋼、銅、鋁、鈦等金屬或其合金進(jìn)行加工時(shí)使用是理想的。本發(fā)明的載劑組合物，對(duì)金屬材料的表面進(jìn)行脫脂(可使用通常的堿脫脂劑系)、進(jìn)行水洗、酸洗、水洗等的前處理，使表面成洗凈后予以附著是理想的。并且，在不附著氧化污垢的情形下也可不進(jìn)行酸洗。這些前處理可依常規(guī)方法進(jìn)行處理。
本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工組合物，在金屬材料上使形成被膜時(shí)并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故不生成金屬表面化學(xué)處理淤渣類(lèi)廢棄物。因此，只要不大量攜帶酸、堿，則不需要溶液的廢棄更新、廢棄物的除去等，并且因成分也幾乎不變動(dòng)，因此也不需要對(duì)溶液進(jìn)行補(bǔ)給。
本發(fā)明的載劑組合物可利用浸漬、噴布或流涂等常用方法予以涂布于金屬材料上，對(duì)涂布的溫度或時(shí)間也無(wú)特別限制。涂布后需有干燥載劑組合物。浴濕及干燥溫度在常濕亦可，但是為使較有效地干燥，以設(shè)成浴溫50～80℃，干燥溫度60～120℃為宜。且對(duì)形成于金屬材料上的載劑被膜的附著量也無(wú)特別限制，但是考慮潤(rùn)滑性、附著性、耐蝕性，以設(shè)成3～20g/m2為宜，較佳為5～15g/m2。
實(shí)施例1
下面同時(shí)舉出本發(fā)明的實(shí)施例及比較例，較具體的說(shuō)明本發(fā)明的效果。
實(shí)施例1～9、比較例1～3以表1所示的比例制備載劑組合物。調(diào)制是將硫酸鹽、硅酸鹽及水溶性或水分散性高分子溶解或分散于水內(nèi)。
另外，將實(shí)施例1～9及比較例1～3所示的載劑組合物加溫至60℃，浸漬試驗(yàn)材(材質(zhì)S45C球狀退火材、直徑3mmφ，長(zhǎng)度20m的線材)30秒后，在100℃干燥30分鐘，進(jìn)行載劑處理。
比較例4～6(石灰皂、硼砂、磷酸鹽)以一般的條件用現(xiàn)行載劑進(jìn)行處理。
且拉線用試驗(yàn)材是在涂布載劑組合物前，進(jìn)行以下的前處理步驟(1)～(4)。
(1)堿脫脂日本Parkerizing公司制造Finecleaner 4360(注冊(cè)商標(biāo))濃度20g/L，溫度60℃，浸漬10分鐘。
(2)水洗常溫的自來(lái)水，浸漬60秒。(3)酸洗鹽酸，濃度17.5重量％，溫度RT，浸漬時(shí)間10分鐘。(4)水洗常溫的自來(lái)水，浸漬60秒。拉線試驗(yàn)是使用單頭拉線機(jī)并在下一步驟進(jìn)行連續(xù)拉線加工。原材料線3.00mmφ→1拉；2.76mm→2拉；2.40mm→3拉；2.17mmφ→4拉；1.90mm→5拉；1.72mmφ→6拉；1.51mm且對(duì)拉線的各路徑，是使用市售的鈣系干式粉末。載劑被膜附著量及殘存附著量(g/m2)是將5％鉻酸加溫至75℃，浸漬15分鐘，由剝離載劑被膜的前后的重量差算出。
潤(rùn)滑性的評(píng)估是系由六次連續(xù)拉伸后的拉拔負(fù)載，被膜殘存量予以評(píng)估。
耐蝕性是對(duì)原材料線進(jìn)行載劑處理，在恒溫高濕槽溫度30℃，相對(duì)濕度80％的環(huán)境下置放四星期后，評(píng)估于材料表面的生銹面積％。
由表1，采用本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物的實(shí)施例1～9與不滿足本發(fā)明的構(gòu)成要件的比較例1～3相比較，六次連續(xù)拉伸后的拉拔負(fù)載低，殘存附著量也變多，可明顯得知在潤(rùn)滑性是優(yōu)越的。又，實(shí)施例1～9，即使與現(xiàn)行處理的比較例4～6相比也具有顯示出不遜色的性能。另一方面，與耐蝕性也有關(guān)，與比較例4、5相比明顯提高，可代替現(xiàn)行處理。
表1
于實(shí)施例1～9及比較例1～3內(nèi)添加防銹添加劑亞硝酸鈉0.5重量％。
聚羧酸鹽聚丙烯酸鈉分子量40000。
聚氨酯聚乙二醇分子量1000及六亞甲二異氰酸酯的聚合物。(分子量5000以上)多糖類(lèi)纖雒素1取代物1K硅酸鉀SiO2/K2O摩爾比為0.45～0.55。
石灰皂LUB-CAOI(日本Parkerizing公司制造)150g/L 80'C 5分鍾。
磷酸鹽處理磷酸鹽PB421WD(日本Parkerizing公司制造)80g/L 80'C 10分鐘。
實(shí)施例2量產(chǎn)拉線試驗(yàn)是使用連續(xù)拉伸機(jī)進(jìn)行連續(xù)拉線加工。
材料Si.Cr鋼線(9254)。
原線桿(φ8.00mm)→削皮(φ7.40mm)→熱處理→線上涂布。
拉線路徑排程(φ7.40mm)→6.40mm→5.60mm→5.0mm→4.50mm→異形線φ4.07mm(換算成圓線)→異形線中φ3.67mm(換算成圓線)。在表2的實(shí)施例是采用表1的實(shí)施例6作為載劑。又在表2的比較例則采用表1的比較例5及6。且對(duì)每一路徑的拉線用潤(rùn)滑劑為鈣系干式粉末。表2
由以上結(jié)果可判斷出本涂料由于硼砂可使拉線性格外改善，即使與磷酸鋅比較亦具有毫不遜色的拉線性。對(duì)耐蝕性也由硼砂可予提高，可在大量制造使用上無(wú)問(wèn)題。并且，如硼砂一樣，在排水方面并不含硼，不致如磷酸鋅生成淤渣等廢棄物。產(chǎn)生對(duì)排水、廢棄物處理等環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也減輕作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)。
如上述可明顯得知本發(fā)明的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物，是以簡(jiǎn)便的處理可生成與金屬表面化學(xué)處理相當(dāng)?shù)妮^高潤(rùn)滑性及耐蝕性的被膜，并且不致生成如金屬表面化學(xué)處理淤渣類(lèi)廢棄物。由于不含硼等，在排水處理性良好，在作業(yè)性、環(huán)境保護(hù)方面上也是有益的。
權(quán)利要求
1．一種金屬材料的拉拔加工用載劑組合物，其特征在于含有(A)成分的堿金屬硫酸鹽、(B)成分的堿金屬硅酸鹽、(C)成分的水溶性或水分散性高分子，且以(B)/(A)的重量比在0.01～1的范圍內(nèi)，(C)/(A+B)的重量比在0.01～0.5范圍內(nèi)。
2．如權(quán)利要求1所述的金屬材料的拉拔加工用載劑組合物，其中前述水溶性或水分散性高分子為由聚氨酯樹(shù)脂、聚羧酸鹽、水溶性聚烯烴、聚醚及多糖類(lèi)而構(gòu)成的群體選出的至少一種。
全文摘要
一種金屬材料的拉拔加工用載劑組合物是含有(A)成分的堿金屬硫酸鹽、(B)成分的堿金屬硅酸鹽、(C)成分的水溶性或水分散性高分子,以重量比計(jì)(B/(A)=0.01—1,(c)/[(A)十(B)]=0.01—0.5的金屬材料的拉拔加工用組合物。上述水溶性或水分散性高分子可由聚氨酯樹(shù)脂、聚羧酸鹽、水溶性聚烯烴、聚醚選出的一種或二種而成。該組合物因不含有硼且無(wú)淤渣等對(duì)環(huán)境保護(hù)有益。
文檔編號(hào)B21C1/00GK1301806SQ0013613
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日
發(fā)明者熊谷學(xué), 永田秀二 申請(qǐng)人:日本巴卡萊近估股份有限公司