LUBRICANT FOR METAL TREATMENT

Abstract: 1. A lubricant for metal-working based on oil and/or polyglycol and containing an additive, wherein the additive is a mixture of phosphorous acid and at least one phosphoric acid ester.

Description: Schmiermittel fUr die Metallbearbeitung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmiermittel für die Metallbearbeitung auf der Basis von öl und/oder Polyglykol mit einem Additiv. Zur Verminderung der Reibung bei der Herstellung von Metallteilen und zur Reduzierung des Verschleisses an den Zieh- und Prägewerkzeugen ist die Verwendung von Zieh- und Trennmitteln unerlässlich, wobei Umformungsvorgänge unter extrem hoher mechanischer und thermischer Belastung, beispielsweise Gesenkschmieden, durch spezielle Schmiermittel überhaupt erst möglich sind. Für den sog. "schweren" Zug bzw. die schweren Umformung muss das Schmiermittel auch bei hohen Drucken seine Schmierwirksamkeit in einem grossen Temperaturbereich behalten. Um die Schmierwirksamkeit von Ölen oder Polyglykolen unter den erwähnten extremen Bedingungen zu erhalten, müssen ihnen Additive zugesetzt werden. Nach der DE - PS 901 833 wird die mechanische Belastbarkeit von Mineralöl erheblich verbessert, wenn in ihm beispielsweise 0,5 Gewichtsprozent wasserfreie phosphorige Säure in feiner Form suspendiert ist. Aus der DE - OS 1 594 439 ist ein Schmiermittel bekannt, welches aus Estern von mono- oder polyfunktionellen Alkoholen einerseits und mono- oder polyfunktionellen Carbonsäuren der aliphatischen oder aromatischen Reihe andererseits besteht, wobei den Estern 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines Mono- und/oder Diphosphorsäureesters zugesetzt sind. Schliesslich wird in der DE - OS 2 108 780 ein Schmiermittel auf der Basis von Mineralöl oder Syntheseöl beschrieben, welchem als Additiv 0,1 bis 20 Gewichtsprozent Schwermetalldithiophosphate oder Schwermetalldithicarbamate sowie sulfidierter oder polysulfidierter Phosphor zugesetzt sind. Nachteilig ist bei dem wasserfreie phosphorige Säure enthaltenden Mineralöl, dass die Suspension nur wenige Tage lagerstabil ist. Setzt man der Suspension Emulgatoren zu, so wird zwar eine klare Lösung erhalten, die jedoch ein stark reduziertes Druckaufnahmevermögen aufweist. Bei der Verwendung von Phosphorsäureestern als Additiv ist von Nachteil, dass das resultierende Schmiermittel zur Aufnahme hoher Drucke ungeeignet ist. Wenn in dieser Beziehung Dithiophosphate als Additive auch besser geeignet sind, so sind sie in Schmiermitteln für Verformungsvorgänge bei höheren Temperaturen unbrauchbar, weil sie bei diesen Temperaturen Schwefelwasserstoff abspalten, wodurch die Schlanimbildung im Schmiermittel durch sulfidische Umsetzungsprodukte gefördert wird. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schmiermittel auf der Grundlage von Öl oder Polyglykol mit einem Additiv anzugeben, welches bei höheren Temperaturen und Drucken verwendbar ist, wobei das Additiv im Öl bzw. Polyglykol klar löslich ist. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass es als Additiv eine Mischung aus phosphoriger Säure und mindestens einem Phosphorsäureester enthält. Das Schmiermittel gemäss der Erfindung kann wahlweise auch noch dadurch weitergebildet sein, dass a) die Mischung 1 bis 40 Gewichtsprozent phos phorige Säure enthält; b) die Phosphorsäureester aus Fettalkoholen mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen aufgebaut sind; c) die Fettalkohole bis zu 10 Mole Ethylenoxid pro Mol Fettalkohol enthalten; d) es 1 bis 40 Gewichtsprozent Additiv enthält. Das erfindungsgemässe Schmiermittel ist homogen und weist ein gutes Druckaufnahmevermögen auf. Der Phosphorsäureester im Schmiermittel gemäss der Erfindung sollte aus einem Fettalkohol mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen aufgebaut sein, um seine Löslichkeit im Öl bzw. Polyglykol sicherzustellen. Andererseits sollte die Kohlenstoffzahl 22 nicht überschreiten, weil sonst eine Verdickung des Öl bzw. des Polyglykols eintritt. Die Homogenität des erfindungsgemässen Schmiermittels wird verbessert, wenn sein Additiv einen ethoxilierten Phosphorsäureester enthält. Uberschreitet beim Schmiermittel gemäss der Erfindung der Anteil des Additivs 40 Gewichtsprozent, so ist seine Homogenität nicht mehr gewährleistet. In den folgenden Beispielen werden Schmiermittel verwendet mit Basis : Coray 90Q naphthenbasisches Öl, Han delsprodukt der Esso AG Polyglykol B01/120 Handelsprodukt der Hoechst AG Additiv: Zum Vergleich V1: Mono-di-phosphorsäureester des Tridecyl alkohols, Handelsprodukt der Hoechst AG V2: Mono-di-phosphorsäureester des Dodecylal kohols mit 4 Mol Ethylenoxid, Handelspro dukt der Hoechst AG Erfindungsgemässe Mischungen El: 90 Gew.-0$ Mono-di-phosphorsäureester des Dodecylalkohols mit 4 Mol Ethy5en- oxid 10 Gew. - % phosphorige Säure, wasserfrei E2 : 90 Gew. - % Mono-di-phosphorsäureester des 2 Ethylhexylaklohols 10 Gew.-% phosphorige Säure, wasserfrei Die Prüfung der Schmiermittel erfolgte mit der Reibverschleisswaage nach Reichert (vergl. DE - GM 1 749 247), mit der Tiefziehpresse nach Erichsen (vergl. DIN 50 101, Teile 1 und 2 sowie DIN 50 102; jeweils September 1979) und mit dem Shell- Vierkugel Apparat (vergl. DIN 51 530, Teile 1 und 2; jeweils Januar 1977). Beispiel 1 Es wurde die Änderung des spezifischen Flächendruckes fbarj sowie die Geräuschmeter [m] mit der Reibverschleisswaage nach Reichert unter Verwendung verschiedener Schmiermittel bestimmt. Die erhaltenen Zahlenwerte sind in Tabelle 1 aufgeführt. Der spezifische Flächendruck ist ein Mass für das Lasttragevermögen bzw. die Druckaufnahme fähigkeit des Schmiermittels und ist aus der Belastung der Reichert-Maschine und dem Abrieb ihrer Prüfrolle errechenbar: EMI4.1 G = Belastungsgewicht Ek ç ; a = Abriebfläche [mm2] Geräuschmeter ist eine Masszahl für die Beendigung des Reiberschleisses. Solange das Schmiermittel zwischen Prüfring und Prüfrolle der Reichert-Maschine noch keine Reaktionsschicht gebildet hat, ist ein mahlendes Geräusch hörbar. Das plötzliche Aufhören des Laufgeräusches der Reichert-Maschine ist an ihrem Zählwerk als Geräuschmeter ablesbar. TABELLE 1 EMI5.1 <tb> Schmiermittel- <SEP> Additiv <SEP> Spez. <SEP> Flächen- <SEP> Geräuschmeter <tb> Nr. <SEP> Basis <SEP> druck <SEP> [bar] <SEP> [m] <tb> 1 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 71 <SEP> 58 <tb> 2 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> VI <SEP> 154 <SEP> 12 <tb> 3 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> V2 <SEP> 272 <SEP> 5 <tb> 4 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> E1 <SEP> 1400 <SEP> 1 <tb> 5 <SEP> Polyglykol <SEP> - <SEP> 190 <SEP> 17 <tb> 6 <SEP> Polyglykol <SEP> 5 <SEP> % <SEP> El <SEP> 1400 <SEP> 1 <tb> 7 <SEP> Polyglykol <SEP> 10 <SEP> % <SEP> E1 <SEP> 1838 <SEP> 1 <tb> Beispiel 2 Der Materialabtrag [m g] nach einer Laufstrecke von 100 bzw. 600 m wurde auf der Reibverschleisswaage nach Reichert bestimmt. Die erhaltenen Zahlenwerte sind in Tabelle 2 aufgeführt. TABELLE 2 EMI5.2 <tb> Nr. <SEP> Schmiermittel- <SEP> Additiv <SEP> Materialabtrag <SEP> [mg] <SEP> nach <tb> <SEP> Basis <SEP> 100 <SEP> m <SEP> 600 <SEP> m <tb> 1 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 54,6 <SEP> 61,7 <tb> 2 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> VI <SEP> 11,3 <SEP> 14,3 <tb> 3 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> <SEP> El <SEP> 0,5 <SEP> 1,6 <tb> Beispiel 3 Zur Beurteilung der Schmierwirkung wird ein Stahlblech (Abmessungen: 100 x 100 x 0,5 mm) mit dem Schmiermittel auf beiden Seiten gleichmässig bestrichen und zwischen dem Blechhalter und der Matritze der Tiefziehpresse nach Erichsen mit einer genau messbaren Kraft (Blechhaltekraft) eingespannt. Nun wird der Ziehstempel der Tiefziehpresse durch eine oeffnung im Blechhalter gegen das eingespannte Stahlblech gedruckt. Die Eindringtiefe des Ziehstempels [mm] in das Stahlblech im Augenblick seines Einreissens sowie die zugehörige Ziehkraft [N] werden ermittelt, wobei bei Bestreichen des Stahlbleches mit einem qualitativ hochwertigen Schmiermittel statt des Einreissens ein zylindrischer Hohlkörper ("Näpfohen") gebildet wird, d. h. die Eindringtiefe des Ziehstempels ("Ziehstrecke") ist ein Mass für die Schmiermittelqualität. Die erhaltenen Zahlenwerte sind in Tabelle 3 aufgeführt. TABELLE 3 EMI6.1 <tb> <SEP> Nr. <SEP> Schmiter- <SEP> Zieh- <SEP> Zieh- <SEP> Bemer <tb> <SEP> mittel- <SEP> Additiv <SEP> strecke <SEP> Kraft <SEP> kungen <tb> <SEP> Basis <SEP> [mm] <SEP> [N] <tb> <SEP> ------------------------------------------------------------------------- <tb> 1 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 16,3 <SEP> 20600 <SEP> Abriss <tb> <SEP> 2 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> V1 <SEP> 19,8 <SEP> 19620 <SEP> Abriss <tb> 3 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> El <SEP> 30,8 <SEP> 19620 <SEP> Näpfchen <tb> <SEP> 4 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> E2 <SEP> 23, <SEP> 0 <SEP> 21000 <SEP> Abriss <tb> Beispiel 4 Die Schweisskraftprüfung wurde an verschiedenen Schmiermitteln mit dem Shell-Vierkugel-Apparat durchgeführt. Die erhaltenen Zahlenwerte sind in Tabelle 4 aufgeführt. Als Schweisskraft [N] bezeichnet man die Prüf kraft, bei welcher ein Verschweissen des Vier kugelsystems im Prüfgerät eintritt. Als Gutkraft / bezeichnet man die vor Errei chen der Schweisskraft gemessene Prüfkraft, bei welcher noch kein Verschweissen des Vierkugel systems im Prüfgerät eintritt. TABELLE 4 EMI7.1 <tb> Nr. <SEP> Schmiermittel- <SEP> Additiv <SEP> Gutkraft <SEP> Schweisskraft <tb> Basis <SEP> [N] <SEP> [N] <tb> <SEP> 1 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 1400 <SEP> 1600 <tb> <SEP> 2 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> VI <SEP> 2000 <SEP> 2200 <tb> <SEP> 3 <SEP> Coray <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> El <SEP> 7000 <SEP> 7500 <tb>

Claims: Schmiermittel für die Metallbearbeitung Patentansprüche: 1) Schmiermittel für die Metallbearbeitung auf der Basis von Öl und/oder Polyglykol mit einem Additiv, dadurch gekennzeichnet, dass es als Additiv eine Mischung aus phosphoriger Säure und mindestens einem Phosphorsäure ester enthält. 2) Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung 1 bis 40 Gewichtsprozent phosphorige Säure enthält. 3) Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Phosphorsäureester aus Fettalkoholen mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen aufgebaut sind. 4) Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettalkohole bis zu 10 Mole Ethylenoxid pro Mol Fettalkohol enthalten. 5) Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennyeichnett dass es 1 bis 40 Gewichtsprozent Addi tiv enthält.

Inventors: AHLGRIM, MICHAEL, MIETENS, GERHARD, DR.
Applicants: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: C10M141
IPC codes: C10M141, C10M169