Способ получения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением Советский патент 1992 года по МПК C10M173/00 C10M177/00 C10M173/00 C10M159/18 C10N30/06 C10N40/24 

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к способу получения водоэмульсионных смазочно-охлажда- ющих жидкостей (СОЖ), используемых при прокатке и волочении металлов и сплавов, например цветных.

Эмульсии на станах холодной обработки находятся в циркуляционной системе. В 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

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 молиЬденсодержащее соединение, в состав которого входит тиомолибдат щелочного металла 1.

Однако добавка молибденсодержащих соединений в эмучьсию приводит к попаданию их в сточные юды при очистке отработанной эмульсии и необходимости введения в состав очистных сооружений дополни ч1

CJ

ю

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. Водоподго- товка 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-3, Укринол-Ш, Э Т2, НГЛ-205.

В общем случае эмульсол 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 устой- чивость 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 триэтаноламином 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

2Си2+ + 2ТЭА + 40Н Си2ТЭА2(ОН)4.

Ионы меди вводят в раствор триэтанолами- на химическим способом из Си(ОН)а 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 эмульсии используют значение величины Ј потенциала. Оценку смазочных свойств эмульсии проводят по усилию волочения.

Величина Ј-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 CaCIa или MgCl2 в воде больше 20 мг-экв/л и CaS04 или МдЗОз больше 10 мг-экв/л происходит полное разрушение эмульсии, При введении в воду для приготовления эмульсии комплексного соединения меди с триэтаноламином происходит снижение усилия волочения по сравнению с эмульсиями без введения комплексного соединения на меди на 3%, на алюминии - на 5% и на никеле - на 7%.

Наличие соединения меди с триэтаноламином в воде для приготовления эмульсии позволяет использовать для очистки

отработанной эмульсии существующие на заводах ОЦМ установки (электрокоагуляция, ультрафильтрация), обеспечивающие возврат очищенной воды на повторное использование.

П р и м е р. В водный раствор с жесткостью 9,09 мг-экв/л (по CaCIa) вводят комплексное соединение меди с триэтано- ламином в количестве 0,8-3,3 г/л.

На растворах солей и растворах солей с введенным комплексом меди с триэтанола- мином готовят эмульсию, содержащую 3% 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 мм/мин, 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 волочением проводят обезжиривание ацетоном. Эмульсию заливают во входную распушку волоки, установленной 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 коррозион- но активны по отношению к цветным и черным металлам именно за счет присутствия в них комплексного соединения меди с триэ- таноламином.

Коррозионные испытания образцов

черных металлов, из которых выполнено оборудование прокатных и волочильных станов, показали, что эмульсии, приготовленные на растворах натриевых, магниевых, кальциевых солях соляной, серной,

азотной и фосфорной кислот, не вызывают коррозии поверхности металла, так как известно, что триэтаноламин является ингибитором коррозии черных металлов.

Оценку коррозионной стойкости цветных металлов по отношению к эмульсии, приготовленной предлагаемым способом, осуществляют в баллах.

Испытуемые эмульсии готовят на растворах натриевых солей, так как известно,

что ионы натрия являются наиболее корро- зионноактивными по отношению к цветным металлам.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

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%, на никеле - на 7%; снижение коррозионной активности эмульсии по отношению к цветным и черным металлам; возможность использования для очистки отработанной эмульсии существующих на заводах ОЦМ установок

(электрокоагуляционных, ультрафильтрационных); возможность повторного использования очищенной воды для приготовления свежей эмульсии.

Формула изобретения

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

нефтяного масла, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы жидкостей и их смазочных свойств, в воду предварительно вводят комплексное соединение меди с триэтаьоламином в количестве 1,5-2,5 г/л.

кринол IM

2 Т

ГЛ-205

0,8 1,5 2,1 2,5 3,3

0,8 1,5 2J 2,5 3,3

0,8 1,5 2,1 2,5 3,3

8,0

12,0

13,4

15,8

16,0

13,5

8,0

12,0

14, 4

15,8

16,0

14,5

3,2 3,8 4,0 42 45 4,0

Не стабильна 0,5%

Стабильна i i i

0,5%

Не стабильна

0,5%

Стабильна i i

0,5%

Не стабильна

0,5%

Стабильна

0,5%

13,63 13,51 13,5 13,36 13,3 13,32 14,08 13,87 13,66 13,45 13,45 13,42

13,88 13,74 13,60 13,45 13,44

13,43

2,12

4.4

6,17 6,06 5,96 5,85 5,85 5,83 6,00

5,91 5,82

5,73 5.71

3,33

5,18

4.83

3,17

5,70

6,51 6JO 6,03

3,25 3,16 3,08 3,07 3,07 3,55 4,М 3,28 3,14 3,14 3,14

12.44

,67 ,56

,76

,70

5,66

3,4.5 3,33 3,33 3,31

7,8

11,55

9,26

со

--J

ю

со

Таблица 2

Изобретение относится к способу получения водоэмульсионных смазочно-охлаж- дающих 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 триэтанолами- ном 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