Способ получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением

 

Изобретение относится к способу получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением. Цель - повышение срока службы жидкости за счет повышения стабильности эмульсии во времени при повышенной жесткости воды, а также повышение смазочных сво йств жидкости. Способ осуществляют путем введения в воду комплексного соединения меди с триэтаноламином в количестве 1,5-2,5 г/л с последующим смешением с эмульсолом на основе нефтяного масла. Срок службы полученной эмульсии повышается в 2 раза, смазочные свойства повышаются при обработке меди на 3%. алюминия - на 5%, никеля - на 7%, 2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869548/04 (22) 20,07.90 (46) 07.05.92. Бюл. N 17 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка", Московский завод по обработке цветных металлов, Всесоюзный научно-исследовательский институт кабельной промышленности и Научно-исследовательский институт автотракторных материалов (72) Т,А;Ноздрина, Б,П,Краснов, Ю,M.Äåäков, 3.П.Головина, А.К.Самсонов, В.К.Белосевич и Л.Г.Шевалдыкина (53) 621.892, 621.7.016.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 211716, кл. С 10 M 173/00, 1968.

2, Бердичевский Е,Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов. — М„Машиностроение, 1984, с, 80-83.

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к способу получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при прокатке и волочении металлов и сплавов, например цветных, Эмульсии на станах холодной обработки находятся в циркуляционной системе. B процессе эксплуатации происходит их нагревание с соответствующей упаркой воды и повышением в эмульсии концентрации солей жесткости. По мере увеличения жесткости воды стабильность эмульсии снижается и она теряет свои смазочно-охлаждающие свойства, Это является одной из основных... Ы,„1731791 А1 (s>)s С 10 M 173/00 // (С 10 М 173/00, 159;18) С 10 N 30:06, 40:24 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ

ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к способу получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением, Цель — повышение срока службы жидкости за счет повышения стабильности эмульсии во времени при повышенной жесткости воды, а также повышение смазочных свойств жидкости. Способ осуществляют путем введения в воду комплексного соединения меди с триэтаноламином в количестве 1,5 — 2,5 г/л с последующим смешением с эмульсолом на основе нефтяного масла. Срок лужбы полученной эмульсии повышается в 2 раза, смазочные свойства повыша отся при обработке меди на 3%. алюминия — на 5, никеля — íà 7%, 2 табл. причин частой смены отработанной эмульсии и замены ее свежеприготовленной.

Для увеличения продолжительности срока службы эмульсии необходимо повысить ее стабильность в процессе эксплуатации.

Известен способ получения эмульсии, в котором для повышения ее стабильности в нее вводят молибденсодержащее соединение, в состав которого входит тиомолибдат щелочного металла (1).

Однако добавка молибденсодержащих соединений в эму1ьсию приводит к попаданию их в сточные воды при очистке отработанной эмульсии и необходимости введения в состав очистных сооружений дополни1731791

55 тельных установок, предназначенных для очистки высокотоксичных серусодержащих соединений молибдена.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения водоэмульсионных СОЖ путем смешения воды с эмульсолом на основе нефтяного масла.

Технология приготовления эмульсии включает водоподготовку и диспергирование смазки (эмульсола) в воде. Водоподготовка заключается в обеспечении основного требования к составу воды для приготовления эмульсии, которым является то, что жесткость воды не должна превышать 2,0 мг-экв/л (2).

Недостатком известного способа является то, что использование воды с повышенной жесткостью в процессе эксплуатации эмульсии свыше 5 мг-экв/л приводит к снижению стабильности эмульсии и полному ее разрушению при концентрации ионов кальция или магния 10 — 20 мг-экв/л.

Целью изобретения является повышение срока службы СОЖ за счет повышения стабильности эмульсии во времени при повышенной жесткости воды, а также повышение смазочных свойств жидкости.

Для достижения поставленной цели согласно способу получения водоэмульсионной СОЖ путем смешения воды с эмульсолом на основе нефтяного масла в воду предварительно вводят комплексное соединение меди с триэтаноламином в количестве 1,5-2,5 г/л.

В качестве эмульсолов на основе нефтяного масла могут быть использованы СП-З, Укринол- IM, Э Т2, НГЛ-205, В общем случае змульсол состоит из базовой масляной основы (доля нефтяного масла в эмульсоле не превышает 85 ) и эмульгатора, а также различных присадок и добавок, улучшающих эксплуатационные свойства эмульсии.

При смешении эмульсола с водой на границе раздела фаз масло — вода за счет присутствия в эмульсоле эмульгатора образуется двойной электрический слой, Двойной электрический слой, свойства которого отражает электрокинетический или (-потенциал, обеспечивает агрегативную устойчивость эмульсии — стабильность при эксплуатации, Одной из основных характеристик смазочных свойств эмульсии является величина усилия волочения.

Приготовление эмульсии на воде, в которую предварительно введено комплексное соединение меди с тризтаноламином в количестве 1,5 — 2,5 г/л, позволяет повысить электрокинетический потенциал двойного электрического слоя на границе раздела фаз масло — вода, что обеспечивает повышение стабильности эмульсии во времени и продлении срока ее службы в процессе эксплуатации приблизительно в 1,0 раза, Одновременно при этом происходит снижение усилия волочения при холодной обработке металлов давлением.

Введение в воду комплексного соединения меди с триэтаноламином в количестве менее 1,5 г/л незначительно повышает стабильность эмульсии и снижает усилие волочения. Увеличение концентрации комплексного соединения меди с триэтаноламином более 2,5 г/л не рационально, так как это не приводит к дальнейшему существенному повышению электрокинетического потенциала и снижению величины усилия волочения.

Комплексное соединение меди с триэтаноламином (ТЭА) образуется при взаимодействии ионов меди с триэтаноламином в водном растворе, При рН 9 взаимодействие происходит по реакции

2Cu + 2ТЭА+ 4ОН = (СнгТЭА )(ОН)4.

Ионы меди вводят в раствор триэтаноламина химическим способом из Cu(OH)z или путем электрохимического растворения медного анода.

Способ опробован в лабораторных условиях при приготовлении эмульсии на воде с концентрацией солей жесткости от 4,0 до

20,0 мг-экв/л с введением комплексного соединения меди с триэтаноламином и без него, Для характеристики агрегативной устойчивости (стабильности) приготовленной

"-мульсии используют значение величины потенциала, Оценку смазочных свойств эмульсии проводят по усилию волочения.

Величина (-потенциала эмульсии, приготовленной на воде, содержащей соединение меди с триэтаноламином, в 2 раза выше, чем эмульсии, приготовленной на этой же воде без введения комплексного соединения. При концентрации СаС1 или М9С!г в воде больше 20 мг-зкв/л и СаЯО4 или М9ЯОд больше 16 мг-экв/л происходит полное разрушение эмульсии, При введении в водудля приготовления эмульсии комплексного соединения меди с триэтаноламином происходит снижение усилия волочения по сравнению с эмульсиями без введения комплексного соединения на меди на 37, на алюминии — на 5 и на никеле — на 7, Наличие соединения меди с триэтаноламином в воде для приготовления эмульсии позволяет испольэовать для очистки

1731791

55 отработанной эмульсии существующие на заводах ОЦМ установки (электрокоагуляция, ультрафильтрация), обеспечивающие возврат очищенной воды на повторное использование, Пример, В водный раствор с жесткостью 9,09 мr-экв/л (по СаClz) вводят комплексное соединение меди с триэтаноламином в количестве 0,8 — 3,3 г/л.

На растворах солей и растворах солей с введенным комплексом меди с триэтаноламином готовят эмульсию, содержащую 37ь смазки СП-3 или Укринол-1м, или Э 2Т, или

НГЛ. Смазку диспергируют в воде путем механического перемешивания в течение

15 — 20 мин, Эмульсии, полученные предлагаемым способом, испытывают на стабильность эмульсии и усилие волочения, Стабильность полученных эмульсий контролируют по величине (-потенциала, проводят визуальное наблюдение, а также определяют процент всплывающего масла на поверхности.

Оценку смазочных свойств эмульсии проводят по усилию волочения при однократном протягивании образцов проволоки через алмазную волоку: Скорость волочения 500 ммlмин, температура испытаний

20»- 2 С. Длина образцов проволоки медной и алюминиевой 130-150 мм, диаметр начальный 1,8 мм, конечный 1,78 мм. Длина образцов проволоки никелевой 180-190 мм, диаметр начальный 0,50 мм, конечный

0,45 мм. Заготовка проволоки во всех случаях имеет гладкую блестящую поверхность, перед вол очением проводят обезжиривание ацетоном. Эмульсию заливают во входную распушку волоки, установ ленной горизонтально. Усилие волочения записывают синхронно на трибограмме.

Волочат не менее трех образцов проволоки на каждом виде эмульсии, Замеры на трибограмме проводят в 4 — 9 точках.

Данные по испытанию эмульсий, приготовленных предлагаемым способом и известным (в отсутствии комплексного соединения) представлены в табл. 1.

Кроме того, эмульсии, полученные предлагаемым способом. менее коррозионно активны по отношению к цветным и черным металлам именно за счет присутствия в них комплексного соединения меди с триэтаноламином.

Коррозионные испытания образцов

5 черных металлов, из которых выполнено оборудование прокатных и волочильных станов, показали, что эмульсии, приготовленные на растворах натриевых, магниевых, кальциевых солях соляной, серной, 10 азотной и фосфорной кислот, не вызывают коррозии поверхности металла, так как известно, что триэтаноламин является ингибитором коррозии черных металлов.

Оценку коррозионной стойкости цвет15 ных металлов по отношению к эмульсии, приготовленной предлагаемым способом, осуществляют в баллах, Испытуемые эмульсии готовят на растворах натриевых солей, так как известно, 20 что ионы натрия являются наиболее коррозионно активными по отношению к цветным металлам.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

25 Преимущества предлагаемого способа следующие: повышение срока службы эмульсии в процессе эксплуатации в 2 раза; улучшение смазочных свойств эмульсии на меди на 3, на алюминии — на 5 ф>, на нике30 ле — на 77, ; снижение коррозионной активности эмульсии по отношению к цветным и черным металлам; возможность использования для очистки отработанной эмульсии существующих на заводах ОЦМ установок

35 (электрокоагуляционных, ультрафильтрационных); возможность повторного использования очищенной воды для приготовления свежей эмульсии, 40 Формула изобретения

Способ получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением путем смешения воды с эмульсолом на основе

45 нефтяного масла, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы жидкостей и их смазочных свойств, в воду предварительно вводят комплексное соединение меди с триэтаноламином в количест50 ве 1,5-2,5 г/л:

1731791

1 Э I

s а

1 Q S I

% (.-, 1SS

Z U

I .Î >АМ 1

- †.— — 1

1 I

Е 1

Х 1

Q Э

S с о (. о о ..», m

1 Q

1 (c

1 Э Е

1 Б о (> р

I со

М CD LA O CD (Л =Г Л- - -;4- М

ММММММ

- 1 (4

1 — --.

1

1 !

l Q

s с

I К о

1 0

I (C 1

Z 1

Q 1

1 о

1 о

Ш Y. I — 4 со мсо co a> — o с> CD Л (D

iо 0 ).0 LA LA LA

1 Э

I S

1 Z

I Q

1 5

I Х ! (>

I1

1

Q

1 С

1 S

I О

1 О) I !

I>." I

Е 1

S 1 о ) ohio 1

С»4 г4 м\ с 4

1

I

Q 1

3 I о

1 1

О 1

Ш Y 1 ! ю>ла с 4 а со

О О;СО I Г 0

>Л -1 -4" - 5 сс

1

Е0

Щ

1о о

LA

Q с>

1 ж с

n Ii L> о ) Z

=; х о а

Ш сс х с

К

Ю

Ш

Iс> и\

Q л: с> сс

Z л с

S Z л ш с

I- Б о 0%0 la

>Л с(>

Э Iх а (>

П;

Z !

l0

Щ I

1-: (> I (Т

Z л (:, Е

Ю

Щ 1

1(> 1 оР

1 LA

О оР

I О

1 1

1 1 1

CO CD -1 -"Г т- О (4.Г О1О1гчсчмм о гco

О

"(ч ми

Q

S х

Э

К

Cf

Q c о

U со ц; — !л м и « а счAIМ

I О

LA М (4 м

СО LAч — LAМ

О - Г4 (4 М

LA

О (4

1 ! х с о

О) 1!

l

1 Л с

l Э

1 S (I> Х

:У 1

I с

LO 1

Ш 1

1 — 1

1 )S

1 Б

Q

1 (:, сС

I

1

1

1 Л

1 Э

1 Л:

1

I л

I 1о

1 С

1 Х

1 Л с

1 S

Ю! m

l I1 (>

1 С

1 Ш

1 S

I Q

1 1о

1 C

I 1

1 Q о

1 о

1 У

I Q

1 с

1 о

1

1

l

1 LA CO 1 и) -СО-Л -=) -Л

CA CV O O O LA N (4 ммммммм-1 мммм

Г 010 LALAМΠ— (»4 М вЂ” Π— O CDСО CO СО О СОСО I Г» Г 0 ).0 LA LA и > и) ).0 LA (г) LA LA LA

М =! Л iо ---) C4 CO I» ).O LA LA С"!

0 и> -- с, м м а со 0 - =т - >

«« с МММММ: МММММ

T М с> !л о а со О и>

"Ю

0 м -(Ч - и>0 (Х> т—

1 0 l гч I

О > 1

1

С iо LA М (A.о >л .г м м м

ММ ММММ 1

I л" l!

I с4 I

1

1

-О мо oV

LAмO Г Г.О

1 0 -0 0 (Л LA LA 1

1

1 1

I м> 1

1

1 (с =.г О и., м

CO Г iо -:Г - -=Г I

1 мммммм!

1 (C I

Z 1 л 1 с ш 1

Z I

\0 л 1

Ш 1

S 1 о о IQ 3 с

LA Ш 1 LA

Q "1--: 1

:та(> 1 О

1

1

1 (»4 СО О С 4 LA O 1

Мм-Л -б Г=Г 1

1!!

I

1 со.!л >л м

) I

О Г4 AI М

1

1

1

10

1731791

Таблица 2

15

20,30

Составитель Б.Краснов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор С.Пекарь

Заказ 1556 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101