технологическая смазка для холодной объемной штамповки металла

Формула изобретения

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металлов, содержащая рапсовое масло, индустриальное масло И-20А и серосодержащее производное фуллерена (2),отличающаяся тем, что в качестве серосодержащего производного фуллерена используют 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[S-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны общей формулы (2),при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1 -[2 -(Метилтио)этил]-1 -[S-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны (2)

0,003-0,007

Рапсовое масло	10-30
Индустриальное масло И-20А	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтехимии, а именно к смазочным композициям для технологических целей, в частности к технологическим смазкам для операций холодной объемной штамповки металлов.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением, содержащая в качестве основы хлорированные углеводороды или хлорированные эфиры с антикоррозионными присадками [Квятковская Г.А. и др. Влияние вязкости нефтяной основы на технологические свойства масляных СОЖ. «Повышение качества смазочных материалов и эффективности их применения». М., 1977, С.105-108]. Недостатком данной композиции является то, что при глубокой вытяжке деталей с деформацией 12-20% за один проход она дает риски на деталях.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением [Патент РФ № 2024602. Бюл. № 35 (1994)], содержащая, мас.%: полиметакрилат 5-8; антикоррозионную добавку 0,5-6; хлорированный парафин 35-45; осерненные тетрамеры пропилена 5-7; минеральное масло - остальное. Недостатком данной композиции является плохая совместимость полиметакрилата с минеральными маслами, что вызывает нарушение ее однородности. Кроме того, полиметакрилат при повышенных температурах (выше 250°C) подвергается деполимеризации, что приводит к образованию метакрилата, обладающего наркотическим, общетоксичным и резко раздражающим действием.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Авт.с. СССР 702071. Бюл. № 45 (1979)], имеющая следующий состав, мас.%: жирные кислоты фракции C₅-C₁₉ 2-5; триэтаноламин 4-12; окись цинка 0.1-5; гидроокись бария 0.1-1.5 и хлорированный парафин до 100%.

Существенным недостатком композиции является то, что окись цинка, содержащаяся в смазке, спрессовывается между пуансоном и частью детали и при дальнейшей обработке моющими средствами не обеспечивается полностью ее удаление с обрабатываемой поверхности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Патент РФ № 2400532. Бюл. № 27 (2010)], в состав которой входят: серосодержащая присадка - сульфидированные -олефины фракций C₁₆-C₂₈, рапсовое масло, масло индустриальное, а также производное фуллерена (1).

, где n=1 (65%), n=2 (10%), n=3 (25%)

Недостатками известной композиции являются:

1. Низкая растворимость предлагаемых производных фуллерена (1) в индустриальных маслах.

2. Использование известных серосодержащих присадок (сульфидированные -олефины фракции C₁₆-C₂₈) в количестве 5-15 мас.%, что приводит к существенному удорожанию конечной смазочной композиций.

Сущность предлагаемого изобретения

Задачей изобретения является получение самазочных композиций на основе серосодержащих производных фуллерена, растворимых в индустриальном масле, что позволит отказаться от использования известных серосодержащих присадок, а именно сульфидированных -олефинов фракций C₁₆-C₂₈, что в свою очередь должно привести к значительному удешевлению конечной продукции.

Это достигается тем, что в качестве серосодержащей присадки используют 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[8-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны общей формулы (2), которые вводят непосредственно в индустриальное и рапсовое масла в количестве 0.003-0.007 мас.%.

1 -[2 -(Метилтио)этил]-1 -[8-алкилкарботиоил]-(С₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны общей формулы (2) получают взаимодействием фуллерена (C₆₀) (3) с диазотиоатами 4 формулы N ₂(CH₂CH₂SMe)C(O)SR (R=Am, i-Pr, Cy, Bn) в o-дихлорбензоле при мольном соотношении С₆₀:диазотиоат=0.01:(0.02-0.05), предпочтительно 0.01:0.03 при 80°C в течение 0.5-1.5 ч. Получают 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[8-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны (2) с выходом 30-50%. Реакции протекают по схеме:

Существенное отличие предлагаемого способа

Известная смазочная композиция на основе производного фуллерена (1) обеспечивает повышенные противоизносные и противозадирные свойства при использовании дополнительно 5-15 мас.% сульфидированных -олефинов фракции C₁₆-C₂₈. Предлагаемые присадки, в отличие от известных, обеспечивают подобные противоизносные и противозадирные свойства при непосредственном добавлении к маслам производных фуллерена (1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[8-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропаны (2)) в количестве 0,003-0,007% без использования известных серосодержащих присадок.

Применение 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[8-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропанов (2) в количестве, большем 0,007 мас.%, не приводит к существенному улучшению реологических свойств технологической смазки. Применение 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[S-алкилкарботиоил]-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2 ,3 :1,9]циклопропанов (2) в количестве менее 0,003 мас.% снижает реологические свойства технологической смазки.

Испытание смазочных композиций, где рапсовое масло взято в соотношениях, выходящих за пределы предлагаемых, показало, что уменьшение его количества ухудшает качество обрабатываемой поверхности, появляются задиры и налипание.

Предлагаемый состав технологической смазки получают следующим образом.

В реактор с механической мешалкой и обогревом загружают минеральное и рапсовое масла, температуру в реакторе повышают до 60-70°C и при непрерывном перемешивании вводят 1 -[2 -(метилтио)этил]-1 -[S-алкилкарботиоил]-(C₆₀-4I_h[5,6]фуллеро[2 ,3 : 1,9]циклопропаны (2). После охлаждения получено прозрачное масло слабо красно-коричневого цвета.

В табл.1 представлены составы изготовленных технологических смазок. Степень эффективности каждого состава оценивают на испытательном стенде - четырехшариковой машине трения. Результаты испытаний приведены в табл.2. Испытания технологических смазок проводили в сравнении с известной смазкой (композиция 6), содержащей, мас.%:

Композиция 6

Серосодержащая присадка, осерненные
-олефины фракции С18-С28	10
Серасодержащие производные фуллерена	0,005
Рапсовое масло	20
Масло индустриальное	остальное

Таблица 2
Результаты испытаний технологических смазок
№ № п/п	Критическая нагрузка, кгс	Нагрузка сваривания, кгс	Индекс задира	Диаметр пятна износа, мм
1	2	3	4	5
1	141	950	129,1	0,65
2	141	950	129,4	0,64
3	150	1000	131,2	0,65
4	138	940	123,9	0,81
5	141	950	129,1	0,71
7 (прототип	141	950	129,1	0,65