一种轻量化车用铝合金紧固件成型油及其制备方法与流程

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1.本技术涉及金属加工技术领域，c10m173/00，具体涉及一种轻量化车用铝合金紧固件成型油及其制备方法。

背景技术：

2.随着新能源汽车制造技术的发展，除了新能源车的安全性，其续航能力也是最被关注的问题，采用轻量化材料制作零部件，以使新能源汽车轻量化可以有效减少车身重量对其能量的消耗，提高续航；从减重效果和成本方向综合考虑，采用铝合金材质做其零部件是较优的选择。
3.但是，与大多数黑金属相比，铝合金材质的硬度低、熔点低、屈服度低，柔韧性高，表面氧化膜相对于基体金属硬脆使其在加工成型时容易出现粘结现象，并在刀刃上形成较多的金属积屑，不仅严重影响铝合金材质工件的加工效率，还会影响其表面粗糙度和光洁度。另外，铝合金的热胀系数大，加工成型过程中局部产生的热量迅速传递到加工工件内部，如不及时冷却降温，工件会由于温度过高而产生热变形。目前的铝合金加工成型剂有乳液型和油酯型，对于油酯型成型剂，一般都以矿物油为基础，复配极压剂、防锈剂、抗氧化剂等添加剂调配而成，赋予成型剂不同特性，但目前的铝合金材质工件在加工成型中所用的油酯型成型剂冷却传热程度低，不能对工件表面形成较好的防护，工件表面粗糙度仍然较大，还会对基体造成一定的腐蚀；另外，成型剂易被氧化产生油泥，不仅降低生产的效率，还降低了成型剂的润滑性能及使用寿命。
4 105623809 a公开了一种合成酯环保型铝合金切削乳化油及其制备方法，其乳化油组分包括基础油、耐高温合成酯、高皂化合成酯、防锈剂、乳化剂、助剂、缓蚀剂等，其方案中采用的乳化剂在加工时容易与铝合金材质工件表面产生化学反应，造成溶液破乳，缩短其使用寿命。cn 106497648 a提供了一种提供一种成型油及其制备方法，成型油原料包括全氟聚醚油、矿物质基础油、硫化猪油、胶体聚四氟乙烯、维生素e、二丙烯基三聚氰胺、氢氧化钠溶液、防老剂，因其采用了碱性较强的氢氧化钠，加工过程中会对铝合金材质的紧固件产生腐蚀，不适用于其加工成型，并且其耐高温性能和极压性能仍然需要提升。

技术实现要素：

5.为了解决以上技术问题，本技术提供了一种轻量化车用铝合金紧固件成型油及其制备方法，本技术的成型油能够有效减少铝合金材质紧固件在加工时产生的积屑，且抑制由于积屑而造成工件变形及划伤，并具有良好的润滑、防锈、防腐蚀、冷却性能，油品性能稳定，使用周期长，对工件强缩比的使用范围广。
6.进一步地，一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质65％-90％，极压耐磨剂1-10％，清净分散剂0.5-5％，抗烟雾剂1-10％，防锈剂0.1-5％，抗氧剂0.1-5％。
7.进一步地，所述油性基质选自精炼矿物油、改性植物油、三油酸甘油酯、三羟甲基
丙烷三油酸酯、四油酸酯、三羟基丙烷复合酯、动物脂肪酸异辛酯中的至少两种。
8.进一步地，所述油性基质选自精炼矿物油、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、四油酸酯中的至少两种。
9.进一步地，所述油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为(0.5-1.7)：1。
10.在一种优选的实施方式中，所述精炼矿物油和三油酸甘油酯的重量比为1：1；三油酸甘油酯的闪点为330℃，为了提高体系的耐高温性能，将其与精炼矿物油结合使用，以提高体系闪点，增强其耐高温性能；但是三油酸甘油酯中含有易被氧化的不饱和双键及含氧官能团，其添加量过多时，一方面高温下被氧化会产生油泥，降低了油品稳定性和使用周期，另一方面其中的含氧官能团会与体系中其他物质产生分子间作用力或物理交联，降低体系的使用时的流动性，对润滑性产生影响。
11.进一步地，所述精炼矿物油选自ⅱ类基础油、ⅲ类基础油、ⅳ类基础油中的一种或几种的组合。
12.进一步地，所述精炼矿物油选自ⅱ类基础油或ⅲ类基础油。
13.进一步地，所述精炼矿物油的闪点为230-260℃，40℃的运动粘度为85-100mm2/s，进一步提高体系耐高温摩擦性能和润滑流动性。
14.进一步地，所述极压耐磨剂选自含硫或含磷的极压剂。
15.进一步地，所述极压耐磨剂选自硫化异丁烯、硫化脂肪酸酯、硫代磷酸三苯酯、噻二唑衍生物、亚磷酸三苯酯、二烷基二硫代磷酸酯、烷基亚磷酸酯、烷基三苯基硫代磷酸酯中的一种或几种的组合。
16.进一步地，所述极压耐磨剂包括噻二唑衍生物。
17.进一步地，所述噻二唑衍生物可选为2，5-二(叔-十二烷基二硫代)-1，3，4-噻二唑、2-巯基苯并噻二唑、2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑中的一种。
18.优选地，所述噻二唑衍生物为2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑。
19.进一步地，所述极压耐磨剂还包括烷基三苯基硫代磷酸酯，烷基三苯基硫代磷酸酯的添加量为极压抗磨剂总重量的10％-40％。
20.在一种优选的实施方式中，所述极压耐磨剂包括2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑和烷基三苯基硫代磷酸酯，烷基三苯基硫代磷酸酯的添加量为极压抗磨剂总重量的25％，此组合的成型油展现了最佳的摩擦承载负荷和表面光洁度；推测原因为：噻二唑衍生物具有良好的耐磨擦性能，但在体系中单一使用时，其添加量较多，不仅会产生较大的刺激性气味，其中的硫在紧固件成型加工的高温高压下会产生酸性物质，对工件具有较大的腐蚀性，尤其对铝合金材质的工件更甚，因此协同烷基三苯基硫代磷酸酯增强极压性能，烷基三苯基硫代磷酸酯中的硫代酸酯键会在噻二唑衍生物的活性点位产生取代，所形成的物质可与铝合金表面产生更厚的保护膜，增强对其极压耐磨性能，进一步减少加工中积屑的产生；但当其添加量过多时，部分烷基三苯基硫代磷酸酯单独起作用，耐磨性提升不明显。
21.进一步地，所述清净分散剂选自石油磺酸钙、硫化烷基酚钙、烷基水杨酸钙、环烷酸钙中的一种或几种。
22.进一步地，所述清净分散剂为石油磺酸钙或环烷酸钙。
23.优选地，所述清净分散剂为石油磺酸钙。
24.进一步地，所述清净分散剂的碱值为145-290mg koh/g，100℃的运动粘度≤30mm2/s。本技术通过基础油、抗氧化剂和清净分散剂的协同作用以更好地提升体系的抗氧化性能，减少使用时油污的产生，但是本身申请发现，当使用石油磺酸钙做清净分散剂并限定其碱值为145-290mg koh/g时，体系对铝合金加工工件的加工性能更好、表面更加光洁明亮；推测原因是添加碱值为145-290mg koh/g的石油磺酸钙后，体系中极压耐磨剂产生的含硫酸性物质会与磺酸根结构发生反应，减少其极压耐磨剂对铝合金的腐蚀，提高表面光洁度；但当清净分散剂碱值过高时，反而会对铝合金产生碱性腐蚀；另外，控制其运动粘度，提升体系的流动性和润滑性能。
25.进一步地，所述抗烟雾剂为聚异丁烯，平均分子量为1000-1500。
26.进一步地，所述防锈剂选自石油磺酸钠、合成磺酸钠、环烷酸锌、十二烯基丁二酸、异壬基苯氧基乙酸、正油烯基肌氨酸、十二烯基丁二酸半酯、烯基丁二酸半酯、苯并三氮唑中的一种或几种的组合。
27.进一步地，所述防锈剂为环烷酸锌和苯并三氮唑，两者重量比为(1.5-3)：(0.5-2)。
28.优选地，所述环烷酸锌和苯并三氮唑的重量比为2：1。
29.进一步地，所述抗氧剂为bht抗氧剂、烷基化二苯胺、辛/丁基二苯胺、二壬基二苯胺、苯乙烯基辛基二苯胺、烷基化萘胺、酚酯型抗氧剂、酚型抗氧剂、混合型液体屏蔽酚、硫化烷基酚液体抗氧剂中的一种或几种的组合。
30.进一步地，所述抗氧剂为辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂的组合，两者重量比为1：(3-5)，提高其对体系的抗氧化性能，增强体系的使用寿命。
31.优选地，所述辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂的重量比为1：4。
32.进一步地，所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油的制备方法，按以下步骤：
33.(1)油性基质搅拌升温至40-60℃后加入抗烟雾剂，混合搅拌；
34.(2)加入极压耐磨剂，混合搅拌后停止加热；
35.(3)加入清净分散剂，防锈剂和抗氧剂，混合均匀即可。
36.有益效果：
37.1.本技术的油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为(0.5-1.7)：1，使轻量化车用铝合金紧固件成型油闪点高，其润滑性能和冷却性能好，油膜耐高温性能优异；本技术对铝合金紧固件的保护效果好，有效减少金属面与加工器具的直接接触，且流动性和清洁性能好，无积屑产生。
38.2.本技术限定极压耐磨剂的用量及成分，提高了对铝合金材质工件的极压摩擦负荷量，并有效减少了成型油对工件的腐蚀现象，所加工铝合金材质工件表面光洁明亮，粗糙度小。
39.3.本技术的油性基质，清净分散剂，抗氧剂协同作用，其高温抗氧化性较强，有效减少加工中油泥的产生，成型油性能稳定，使用周期长，在用油周期内添加新油后可以循环使用不更换。
40.4.本技术的成型油可以加工强缩比超过60％以上的工件，对工件的加工强缩比使用范围广，表面光洁度好。
具体实施方式
41.实施例
42.实施例1
43.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质80％，极压耐磨剂6％，清净分散剂2.7％，抗烟雾剂5％，防锈剂2.3％，抗氧剂4％。
44.所述油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为1：1，精炼矿物油为ⅱ类基础油，500n，购自深圳市华盛源石油科技有限公司，其闪点为252℃，40℃的运动粘度为90mm2/s；所述极压耐磨剂为2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑(购自广州市虎傲化工有限公司)和烷基三苯基硫代磷酸酯(湖北恒景瑞化工有限公司)的组合，烷基三苯基硫代磷酸酯添加量为极压抗磨剂总重量的25％；所述清净分散剂为石油磺酸钙，购自无锡南方石油添加剂有限公司，t105，碱值为225mg koh/g(sh/t 0251)，100℃的运动粘度为28mm2/s(gb/t 265)；所述抗烟雾剂为聚异丁烯，平均分子量为1300，购买自广州辰胜化工科技有限公司；所述防锈剂为环烷酸锌和苯并三氮唑，两者重量比为2：1；所述抗氧剂为辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂(购自惠发天河化学有限公司，t508)的组合，质量比为1：4。
45.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油的制备方法，按以下步骤：
46.(1)油性基质搅拌升温至50℃后加入抗烟雾剂，混合搅拌；
47.(2)加入极压耐磨剂，混合搅拌后停止加热；
48.(3)加入清净分散剂，防锈剂和抗氧剂，混合均匀即可。
49.实施例2
50.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质90％，极压耐磨剂3％，清净分散剂0.5％，抗烟雾剂6.3％，防锈剂0.1％，抗氧剂0.1％。
51.所述油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为1.7：1，精炼矿物油为ⅱ类基础油，500n，购自深圳市华盛源石油科技有限公司，其闪点为252℃，40℃的运动粘度为90mm2/s；所述极压耐磨剂为2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑(购自广州市虎傲化工有限公司)和烷基三苯基硫代磷酸酯(湖北恒景瑞化工有限公司)的组合，烷基三苯基硫代磷酸酯添加量为极压抗磨剂总重量的10％；所述清净分散剂为石油磺酸钙，购自无锡南方石油添加剂有限公司，t105，碱值为225mg koh/g(sh/t 0251)，100℃的运动粘度为28mm2/s(gb/t 265)；所述抗烟雾剂为聚异丁烯，平均分子量为1400，购买自广州辰胜化工科技有限公司；所述防锈剂为环烷酸锌和苯并三氮唑，两者重量比为1.5：2；所述抗氧剂为辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂(购自惠发天河化学有限公司，t508)的组合，质量比为1：3。
52.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油的制备方法，按以下步骤：
53.(1)油性基质搅拌升温至60℃后加入抗烟雾剂，混合搅拌；
54.(2)加入极压耐磨剂，混合搅拌后停止加热；
55.(3)加入清净分散剂，防锈剂和抗氧剂，混合均匀即可。
56.实施例3
57.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质65％，极压耐磨剂10％，清净分散剂5％，抗烟雾剂10％，防锈剂5％，抗
氧剂5％。
58.所述油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为0.5：1，精炼矿物油为ⅱ类基础油，500n，购自深圳市华盛源石油科技有限公司，其闪点为252℃，40℃的运动粘度为90mm2/s；所述极压耐磨剂为2，5-二巯基-1，3，4-二噻唑(购自广州市虎傲化工有限公司)和烷基三苯基硫代磷酸酯(湖北恒景瑞化工有限公司)的组合，烷基三苯基硫代磷酸酯添加量为极压抗磨剂总重量的40％；所述清净分散剂为石油磺酸钙，购自无锡南方石油添加剂有限公司，t105，碱值为225mg koh/g(sh/t 0251)，100℃的运动粘度为28mm2/s(gb/t 265)；所述抗烟雾剂为聚异丁烯，平均分子量为1300，购买自广州辰胜化工科技有限公司；所述防锈剂为环烷酸锌和苯并三氮唑，两者重量比为4：1；所述抗氧剂为辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂(购自惠发天河化学有限公司，t508)的组合，质量比为1：5。
59.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油的制备方法，按以下步骤：
60.(1)油性基质搅拌升温至40℃后加入抗烟雾剂，混合搅拌；
61.(2)加入极压耐磨剂，混合搅拌后停止加热；
62.(3)加入清净分散剂，防锈剂和抗氧剂，混合均匀即可。
63.对比例1
64.与实施例1一致，区别在于：精炼矿物油与三油酸甘油酯的重量比为2.5：1。
65.对比例2
66.与实施例1一致，区别在于：烷基三苯基硫代磷酸酯添加量为极压抗磨剂总重量的50％。
67.对比例3
68.与实施例1一致，区别在于：抗氧剂为辛/丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂的组合，质量比为2：1。
69.性能测试方法：
70.(1)极压性能：按照gb/t 12583-1998润滑剂极压性能测定法(四球法)测试最大无卡咬负荷pb值。
71.(2)闪点：按照gb/t 3536标准进行测试。
72.(2)腐蚀性：采用gb 7326-1987和gb/t 5096-1991进行测试。
73.实施例测试结果见表1。
74.性能测试结果：
75.表1
76.77.

技术特征：

1.一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质65％-90％，极压耐磨剂1-10％，清净分散剂0.5-5％，抗烟雾剂1-10％，防锈剂0.1-5％，抗氧剂0.1-5％。2.根据权利要求1所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述油性基质选自精炼矿物油、改性植物油、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、四油酸酯、三羟基丙烷复合酯、动物脂肪酸异辛酯中的至少两种。3.根据权利要求2所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述油性基质为精炼矿物油和三油酸甘油酯的组合，两者重量比为(0.5-1.7)：1。4.根据权利要求3所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述精炼矿物油的闪点为230-260℃，40℃的运动粘度为85-100mm2/s。5.根据权利要求1所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述极压耐磨剂选自硫化异丁烯、硫化脂肪酸酯、硫代磷酸三苯酯、噻二唑衍生物、亚磷酸三苯酯、二烷基二硫代磷酸酯、烷基亚磷酸酯、烷基三苯基硫代磷酸酯中的一种或几种的组合。6.根据权利要求5所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述极压耐磨剂包括噻二唑衍生物。7.根据权利要求6所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述极压耐磨剂还包括烷基三苯基硫代磷酸酯，烷基三苯基硫代磷酸酯的添加量为极压抗磨剂总重量的10％-40％。8.根据权利要求1所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述清净分散剂的碱值为145-290mg koh/g，100℃的运动粘度≤30mm2/s。9.根据权利要求1所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油，其特征在于，所述抗烟雾剂为聚异丁烯，平均分子量为1000-1500。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种轻量化车用铝合金紧固件成型油的制备方法，其特征在于，按以下步骤：(1)油性基质搅拌升温至40-60℃后加入抗烟雾剂，混合搅拌；(2)加入极压耐磨剂，混合搅拌后停止加热；(3)加入清净分散剂，防锈剂和抗氧剂，混合均匀即可。

技术总结

本申请涉及金属加工技术领域，具体涉及一种轻量化车用铝合金紧固件成型油及其制备方法；按成型油的总重量计，所述成型油由以下物质组成：油性基质65％-90％，极压耐磨剂1-10％，清净分散剂0.5-5％，抗烟雾剂1-10％，防锈剂0.1-5％，抗氧剂0.1-5％；本申请的成型油其润滑性能、冷却性能、流动性和清洁性能好，无积屑产生，对铝合金紧固件的保护效果优异，高温抗氧化性较强，性能稳定，使用周期长。使用周期长。