Reaktionsschmiermittel und Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein wäßriges saures Reaktionsschmiermittel zur Behandlung von Metalloberflächen vor der Kaltverformung mit einem Gehalt an Phosphationen Emulgator und emulgierbarer organischer Schmiermittelkomponente sowie ein Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung unter Anwendung dieses Reaktionsschmiermittels.

[0002] Es ist seit langem bekannt, zur Erleichterung der spanlosen Verformung von phosphatierbaren Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, zunächst auf die zu verformenden Werkstücke auf chemischem Wege eine Phosphatschicht aufzubringen und die Verformung dann unter zusätzlicher Verwendung eines organischen Gleitmittels für Metalle durchzuführen.

[0003] Es ist auch bekannt, zwecks Vereinfachung in einer Verfahrensstufe gleichzeitig sowohl die Phosphatschicht als auch die organische Schmiermittelkomponente auf die zu verformenden Werkstücke aufzubringen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Mittel angewendet, die in einer wäßrigen Phase das saure Phosphatierungsmittel und darin gelöst bzw. emulgiert oder dispergiert die organische gleitend und schmierend wirkende Komponente enthalten. Gemäß der USA-Patentschrift 3 525 651 wird eine Phosphatierungslösung auf Basis Zinkphosphat, in der eine feste Mischung von Fettsäure und wasserlöslichem oberflächenaktivem Mittel dispergiert wird, für ein Einstufen-Verfahren verwendet. Derartige Mittel weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihre Stabilität sehr begrenzt ist, so daß die Gefahr besteht, daß sie sich entmischen und dadurch unbrauchbar werden oder zu ungleichförmigen Überzügen führen. Die Mittel bedürfen auch einer sorgfältigen Überwachung und Ergänzung der schichtbildenden Komponenten der Phosphatierungslösung. Das gleiche gilt für die Arbeitsweise der österreichischen Patentschrift 189151, bei der eine wäßrige Lösung und/oder Dispersion eines aliphatischen Phosphats mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, gegebenenfalls zusammen mit Metallionen und die Löslichkeit erhöhenden Aminen, in einem pH-Bereich zwischen 3,0 und 5,5 verwendet und der auf die Oberflächen aufgebrachte Lösungsfilm, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, aufgetrocknet wird. Der gebildete Überzug ist amorph, dünn und teilweise fettig, so daß bei Druckanwendung nur ein leichter öliger Film entsteht, der als Schmiermittel zur Verfügung steht.

[0004] Die in der GB-A 1 421 386 beschriebenen Mittel zur Bildung schmierender Überzüge enthalten neben Phosphat und schichtbildenden Kationen, wie insbesondere Zinkionen, sowie langkettigen Fettsäuren zusätzlich einen kationischen Emulgator und Fettsäureester. Die hiermit behandelten Metalloberflächen zeigen nach vergleichsweise kurzer Zeitdauer Rosterscheinungen, die mit einer Erhöhung des Ziehwiderstandes bei der Verformung und starker Abnutzung der Ziehwerkzeuge verbunden sind.

[0005] Es sind auch reaktive Schmiermittel auf Phosphorsäure-Basis mit Gehalten an langkettigen Aminen bzw. Amiden bekannt, die nur einen geringeren Anteil Wasser und erhebliche Mengen organischer Gleitmittel enthalten (britische Patentschrift 891 150 und deutsche Auslegeschrift 1210296). Die Mittel bilden aufgrund ihres Gehalts an freier Phosphorsäure jedoch häufig nur eine ungenügende Phosphatschicht aus und sind in bezug auf die Anforderungen bei manchen Verformungsbehandlungen nicht zufriedenstellend.

[0006] Ein weiteres Problem bei der Anwendung von Reaktionsschmiermitteln der vorgenannten Art besteht in der Bildung von Rost auf der Metalloberfläche während des Trocknungsvorganges. Die Gegenwart von Wasserdampf und der vergleichsweise hohe Gehalt der Emulsion an freier Säure verursachen ein derartiges Rosten, insbesondere in Bereichen, die für die Trockenluft schwer zugänglich sind. Eine solche Situation tritt insbesondere bei gepackten Metallgegenständen, beispielsweise Drahtbunden, an den Stellen auf, an denen eine gegenseitige Berührung vorhanden ist und demzufolge die Trockenluft keinen Zutritt hat. Die Gegenwart von Rost beeinträchtigt nicht nur das Aussehen der Oberfläche des fertigen Erzeugnisses, sondern erhöht zudem wesentlich den Ziehwiderstand während des Verformungsvorganges, die Abnutzung des Ziehwerkzeuges und kann zu Riefenbildung führen.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten, insbesondere vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein wäßriges saures Reaktionsschmiermittel zur Verfügung zu stellen, das vielseitig anwendbar ist, wirksame Schmiermittelüberzüge auf Metalloberflächen erzeugt, über einen weiten Anwendungsbereich stabil ist und praktisch nicht zur Rostbildung während der Trocknung führt.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, ein Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung unter Anwendung dieses Reaktionsschmiermittels bereitzustellen, das einfach in der Durchführung ist.

[0009] Die Aufgabe wird gelöst, indem das eingangs genannte wäßrige saure Reaktionsschmiermittel entsprechend der Erfindung derart formuliert wird, daß es

a) 0,2 bis 15 Gew.-% Phosphationen,

b) als organische Schmiermittelkomponente 0,3 bis 16 Gew.-% einer organischen Carbonsäure oder eines Alkohols mit 8 bis 40 C-Atomen, deren Ester, deren Mono- oder Polyamide, deren Mono- oder Polyalkylammoniumsalze mit 1 bis 18 C-Atomen in der Alkylkette einzeln oder im Gemisch,

c) als Emulgator 0,1 bis 10 Gew.-% eines Oxazolinwachses und/oder eines N-Alkyldiaminopropans der Formel

wobei n = 1 bis 5 ist und R eine Zahl von C-Atomen aufweist, die der Talgfettsäure (Talgalkyl) entspricht,

d) als Inhibitor 0,1 bis 5 Gew.-% eines aus Carbonsäure mit 7 bis 18 C-Atomen und Alkanolamin mit bis 12 C-Atomen gebildeten Ammoniumsalzes

enthält.

[0010] Die vorgenannten Grenzen für die Badkomponenten ergeben sich insbesondere daraus, daß ein Unterschreiten der unteren Konzentrationsangaben nicht mehr zu befriedigenden Schmierschichten führt, wohingegen ein Überschreiten der oberen Grenzen zu einer Instabilität.der Emulsion führen kann.

[0011] Insbesondere das Oxazolinwachs ist für eine beträchtliche Verbesserung der thermischen Stabilität des Reaktionsschmiermittels, insbesondere bei Temperaturen oberhalb 71 °C, bei denen es leicht zu einem Entemulgieren - erkennbar an einer schwimmenden Ölschicht - kommen kann, verantwortlich. Ein besonders geeignetes Oxazolinwachs besitzt die Formel

[0012] Dabei sind R_i, R₂ und R₃ gleich oder verschieden und stellen Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 36 C-Atomen dar, die auch Alkohol-, Carboxyl- und/oder Estergruppen aufweisen können ; R₂ kann jedoch auch Wasserstoff sein. Derartig aufgebaute Oxazolinwachse sind z. B. unter der Handelsbezeichnung Wax TS 254, Wax TS 254 A, Wax TS 254 AA, Wax TS 970, Alkaterge E und Alkaterge T von der Firma IMC Chemical Group, Inc., Hillsdale, IlIinois (NP Division) erhältlich.

[0013] Das für die Metallbehandlung zu verwendende Reaktionsschmiermittel kann als konzentratähnliche Zusammensetzung, die im oberen beanspruchten Konzentrationsbereich liegt, angesetzt werden, so daß zum Ansatz und zur Ergänzung der arbeitenden Behandlungsemulsion eine einfache Verdünnung mit Wasser vorgenommen werden kann.

[0014] Der pH-Wert der Reaktionsschmiermittel ist derart einzustellen, daß einerseits ein übermäßiger Beizangriff auf die Metalloberfläche unterbleibt, andererseits jedoch eine zur Ausbildung der Phosphatschicht erforderliche ausreichende Reaktion hiermit stattfindet.

[0015] Bevorzugte Reaktionsschmiermittel sind solche, die die Komponenten a) in einer Menge von 0,2 bis 6 Gew.-%, b) in einer Menge von 0,3 bis 16 Gew.-%, c) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% und d) in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere die Komponenten a) in einer Menge von 1,5 bis 6 Gew.-%, b) in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-%, die Komponente c) in einer Menge von 0,5 bis 4 Gew.-% und d) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.-% bzw. die Komponenten a) mit einer Menge von 1,5 bis 3 Gew.-%, b) in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-%, c) in einer Menge von 0,5 bis 4 Gew.-% und d) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.-% enthalten.

[0016] Eine besonders vorteilhafte Schmiermittelschicht wird erhalten, wenn die Schmiermittelkomponente b) bis zu 50 Gew.-% aus N-Alkyl-1,3-diaminopropandioleat besteht. Die Zahl der C-Atome des Alkylrests entspricht dabei der Zahl der C-Atome der Talgfettsäure. Talgfettsäure ist eine Mischung verschiedener definierter Fettsäuren, so daß die Länge der Alkylketten - je nach Anteil der einzelnen Fettsäuren im Talg - auch in der Schmiermittelkomponente b) unterschiedlich ist. Dieser Zusatz hat neben seiner Eigenschaft als guter Filmbildner auch noch die Fähigkeit, als Grenzschichtschmiermittel zu wirken. Dieses Schmiermittel besitzt weiterhin eine gute Emulgierwirkung und führt - wegen seiner Kationenaktivität - zu einer stabilen Emulsion.

[0017] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch ein Reaktionsschmiermittel gegeben, das zusätzlich Schwermetallionen, vorzugsweise Eisen- oder Zinkionen, enthält. Derartige Zusätze aktivieren das Reaktionsschmiermittel, indem sie die Phosphatschichtausbildung beschleunigen. Die Menge muß unterhalb der Grenze liegen, bei der die Emulsion instabil zu werden beginnt. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Eisen- oder Zinkionen 0,1 bis 0,2 Gew.-%.

[0018] Während des Gebrauchs des Reaktionsschmiermittels wird Eisen als aktivierendes Kation durch den Beizangriff zur Verfügung gestellt, so daß trotz Austrags mit den behandelten Metalloberflächen insoweit eine Ergänzung gegebenenfalls unterbleiben oder reduziert werden kann.

[0019] Eine weitere bevorzugte Zusammensetzung des Reaktionsschmiermittels ist dann gegeben, wenn die Carbonsäure und/oder der Alkohol der organischen Schmiermittelkomponente b) 8 bis 24 C-Atome aufweist.

[0020] Als Inhibitor werden Salze von Alkanolamin, vorzugsweise von Triäthanolamin, eingesetzt. Bevorzugt finden Salze von Triäthanolamin mit Octansäure oder mit Stearinsäure Anwendung. Ein Inhibitor der vorgenannten Art ist in Form einer Lösung mit einem Gehalt von 40 Gew.-% eines Salzes von Triäthanolamin mit Octansäure unter der Handelsbezeichnung Synkad 303, insbesondere Synkad 303 HT von der Firma Keil Chemical Division of Ferro Corporation, Indiana, USA, erhältlich. Die Lösung besitzt eine Dichte von 1,07 g/cm³ (bei 25 °C) und enthält etwa 30 % flüchtige Bestandteile.

[0021] Der korrosionsinhibierende Effekt der Amin/Carbonsäure-Salze gemäß Merkmal d) ist insofern überraschend, als andere öllösliche Korrosionsinhibitoren im Reaktionsschmiermittel der anmeldungsgemäßen Art nicht wirksam sind bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der Wassergehalt der Emulsion noch nicht verdampft ist. Das heißt, es tritt Rosten auf, solange der aufgebrachte Schmierfilm noch Wasser enthält. Korrosionsinhibitoren, wie Amide oder Imidazolin, sind - wahrscheinlich aufgrund des niedrigen pH-Wertes des Reaktionsschmiermittels - ebenfalls nicht wirksam bzw. geeignet, indem sie die Emulsion instabil machen und die Phosphatschichtausbildung inhibieren. Im Gegensatz hierzu wirken die im erfindungsgemäßen Reaktionsschmiermittel einzusetzenden Korrosionsinhibitoren sogar stabilisierend.

[0022] Vorzugsweise wird der pH-Wert des Reaktionsschmiermittels auf einen Wert im Bereich von 2,4 bis 3,4, insbesondere 2,8 bis 3,1, eingestellt. Dies kann insbesondere mit Phosphorsäure geschehen.

[0023] Ein Konzentrat, das zur weiteren Verdünnung mit Wasser geeignet ist, kann wie folgt hergestellt werden :

Zunächst werden die Schmiermittelkomponente und der Emulgator unter Erhitzen zu einer geschmolzenen Masse verrührt. Daneben wird eine heiße wäßrige Lösung, die die Phosphationen - und gegebenenfalls weitere wasserlösliche Komponenten - enthält, hergestellt und anschließend mit der organischen Schmelze langsam unter heftigem Rühren vermischt. Die wäßrige Phosphatlösung wurde vorher zweckmäßigerweise auf eine Temperatur im Bereich von 71 bis 93 °C gebracht und während des Zusatzes der organischen Bestandteile auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird die erhaltene Emulsion gekühlt.

[0024] Es ist jedoch auch möglich, der heißen wäßrigen Phosphatlösung zunächst den Emulgator und anschließend die geschmolzene Schmiermittelkomponente - wiederum unter kräftigem Rühren - zuzusetzen. Bei beiden vorstehend genannten Präparationsmethoden wird der Inhibitor zweckmäßigerweise zum Schluß zugesetzt.

[0025] Das erfindungsgemäße Reaktionsschmiermittel kann bei Temperaturen, die im Bereich von Umgebungstemperatur und 93 °C liegen, aufgebracht werden. Bevorzugt ist jedoch der Temperaturbereich von 49 bis 71 °C. Erhöhte Temperaturen sind insofern vorteilhaft, als die Aktivität des Reaktionsschmiermittels erhöht und die Ausbildung des Phosphatüberzuges beschleunigt wird. Die Aufbringung des Reaktionsschmiermittels kann wie üblich, z. B. durch Tauchen, Spritzen oder Fluten, erfolgen. Wegen des besonders innigen Kontaktes zwischen Metalloberfläche und Reaktionsschmiermittel ist das Tauchverfahren bevorzugt. Um Homogenität des Bades zu erhalten, empfiehlt sich gleichzeitiges Rühren.

[0026] Die Dauer der Behandlung ist von der Zusammensetzung und der Konzentration des Reaktionsschmiermittels, aber auch von dessen Temperatur und insbesondere der erwünschten Schichtstärke abhängig. Die erwünschte Schichtdicke wiederum richtet sich nach dem Grad der Verformung. Vorzugsweise wird die Einwirkungszeit auf 1 bis 20 Minuten eingestellt. Der dabei gebildete Überzug weist eine Phosphatschicht mit eingelagerten und/oder darauf abgeschiedenen Schmiermittelpartikeln auf.

[0027] Im Anschluß werden die beschichteten Metallteile getrocknet. Hierfür sind Temperaturen im Bereich von Umgebungstemperatur bis 177 °C geeignet. Die bevorzugten Trockentemperaturen liegen jedoch zwischen 121 und 177 °C.

[0028] Bei der Trocknung bei erhöhter Temperatur fließen die Schmiermittelpartikeln unter Bildung eines Films zusammen (koaleszieren). Eine derartige Filmbildung ist jedoch zum Erhalt zufriedenstellender Schichten nicht erforderlich. Auch in bzw. auf der Phosphatschicht verteilte Schmiermittelpartikeln gewähren eine zufriedenstellende Schmierung während der anschließenden Kaltverformung.

[0029] Sofern die mit dem Reaktionsschmiermittel zu überziehenden Metalloberflächen nicht bereits die erforderliche Reinheit besitzen, empfehlen sich die üblichen Reinigungsverfahren, um Verunreinigungen und Rost zu entfernen.

[0030] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele beispielsweise und näher erläutert.

Beispiel 1

[0031] Als Vergleichsversuch wurde ein Konzentrat hergestellt, das

2,6 Gew.-% saures Zinkphosphat (14 Gew.-% Zn, 48 Gew.-% P0₄)

5,6 Gew.-% Phosphorsäure (75 Gew.-%)

eine Mischung von hochmolekularer Fettsäure, bestehend aus

2,9 Gew.-% Stearinsäure (C 18 = 95 Gew.-%) und

2,5 Gew.-% eines teilweise oxidierten Gemisches hochmolekularer Fettsäuren bzw. Ester bzw. Alkohole mit der Handelsbezeichnung ALOX 600 der Alox Corporation sowie

2,0 Gew.-% N-Talgalkyl-1,3-diaminopropandioleat mit der Handelsbezeichnung Duomeen TDO der Firma Armak Chemicals Div. der Akzona Inc., Chicago,

(jeweils bezogen auf das Gesamtkonzentrat)
als Schmiermittel,

2,0 Gew.-% N-Talgalkylpolypropylentetramin (mit der Handelsbezeichnung Jet Amine TET der Firma Jetco Chemicals, Inc., Texas) als Emulgator

Rest Wasser

enthielt.

[0032] Das vorerwähnte Konzentrat wurde im Vol.-Verhältnis 1 : 3 mit Wasser verdünnt und das erhaltene Behandlungsbad auf eine Temperatur von 77 °C gebracht.

[0033] Kalt gewalzte, nicht polierte Stahlbleche, die zuvor bei einer Temperatur von 82 °C gereinigt und mit Wasser gespült worden waren, wurden in das Behandlungsbad eingetaucht und 10 Minuten darin belassen. Nach der Entfernung aus dem Bad wurden jeweils 2 Bleche aufeinandergelegt und in horizontaler Lage bei einer Temperatur von 79 °C während einer Stunde getrocknet. Nach der Trocknung zeigten die Oberflächen, die sich gegenseitig berührt hatten, Rosterscheinungen, wobei der Rost eine Fläche von 10 bis 20 % einnahm.

Beispiel 2

[0034] Es wurde das Behandlungsbad gemäß Beispiel 1 dahingehend geändert, daß pro Liter 0,5 g Triäthanolaminoctanat als Korrosionsinhibitor zugegeben wurden. Das Triäthanolaminoctanat wurde durch Neutralisation von 0,25 g Triäthanolamin und 0,25 g Octansäure hergestellt.

[0035] Eine zweite Gruppe von Blechen wurde, wie in Beispiel 1, mit dem so erzeugten Reaktionsschmiermittel behandelt. Nach der Trocknung wurde kein Rost bzw. eine Anrostung von maximal 2 % beobachtet.

Beispiel 3

[0036] Als weiterer Vergleichsversuch wurde ein Reaktionsschmiermittel aus dem Konzentrat des Beispiels 1 hergestellt, indem 227,1 I Konzentrat mit 1 287 I Wasser vermischt und auf 71 °C erhitzt wurden.

[0037] Ein Rohrbündel mit 250 Rohren aus Stahl mit einem Durchmesser von 12,7 mm, einer Wandstärke von 0,48 mm und einer Länge von 3 658 mm wurde durch 10 Minuten lange Tauchbehandlung in 10 gew.- %iger Schwefelsäure gebeizt und anschließend zweimal je 1 Minute mit kaltem Wasser gespült. Die auf diese Weise gereinigten Rohre wurden als Bündel zweimal in das Reaktionsschmiermittel für jeweils 2 Minuten eingetaucht und in einen Rohrtrockner gebracht, wo sie bei einer Temperatur von 163 °C 2 Stunden getrocknet wurden.

[0038] Eine Überprüfung der Rohre nach Beendigung der Trocknung zeigte Rostbildung an den jeweiligen Berührungsstellen zwischen den Rohren.

Beispiel 4

[0039] Das Behandlungsbad gemäß Beispiel 3 wurde dahingehend modifiziert, daß 37,8 I 70 %iges Triäthanolaminoctanat (Handelsbezeichnung Synkad 303) als Korrosionsinhibitor zugegeben wurden. Anschließend erfolgte die Behandlung von Rohrbündeln wie in Beispiel 3 dargelegt.

[0040] Eine Uberprüfung zeigte, daß auch nach dreiwöchigem Betrieb, wobei einige tausend Rohre behandelt worden waren, noch kein Anzeichen von Rost ermittelt wurde. Auch war keine Instabilität des eingesetzten Reaktionsschmiermittels zu beobachten.

Beispiel 5

[0041] Es wurde ein Konzentrat aus 43,9 g einer wäßrigen Lösung, die

10 Gew.-% Zn und 34,4 Gew.-% P0₄-ionen, enthielt
sowie

65,5 g Phosphorsäure (75 Gew.-%)

25 g ALOX 600 (wie in Beispiel 1 definiert)

29 g Stearinsäure (C 18 = 95 Gew.-%)

40 g N-Talgalkylpolypropylentetramin (Jet Amine TET)

825,6 g Wasser

hergestellt. Das Konzentrat wurde mit 75 Vol.-% Wasser verdünnt und mit 28 g Triäthanolaminoctanat versetzt.

[0042] Bei Behandlung von Metalloberflächen wurde festgestellt, daß auch dieses Reaktionsschmiermittel rostfreie Schmiermittelschichten mit zufriedenstellenden Eigenschaften entstehen läßt.

[0043] Bei einem weiteren Test wurde das Reaktionsschmiermittel auf 71 °C erhitzt und ohne Rühren 8 Tage bei dieser Temperatur belassen. Es zeigte sich, daß die Emulsion stabil blieb und nur eine geringfügige Hydrolyse der organischen Bestandteile stattgefunden hatte.

Beispiel 6

[0044] Es wurde ein Konzentrat hergestellt, das

2,6 Gew.-% saures Zinkphosphat (14 Gew.-% Zn, 48 Gew.-% P0₄)

5,6 Gew.-% Phosphorsäure (75 Gew.-%)

eine Mischung von hochmolekularer Fettsäure, bestehend aus

2,9 Gew.-% Stearinsäure (C 18 = 95 Gew.-%) und

2,5 Gew.-% eines teilweise oxidierten Gemisches hochmolekularer Fettsäuren bzw. Ester bzw. Alkohole mit der Handelsbezeichnung ALOX 600 der Alox Corporation

(jeweils bezogen auf das Gesamtkonzentrat)
als Schmiermittel,

2,0 Gew.-% N-Talgalkylpolypropylentetramin (mit der Handelsbezeichnung Jet Amine TET der Firma Jetco Chemicals, Inc., Texas) als Emulgator

Rest Wasser

enthielt.

[0045] 5 Proben dieses Konzentrats wurden mit verschiedenen Oxazolinwachsen in Mengen von 2 Gew.-% versetzt, im Verhältnis 1 : 3 mit Wasser verdünnt. Anschließend wurden 0,5 g/I Triäthanolaminoctanat (wie in Beispiel 2 hergestellt) zugegeben. Auf diese Weise wurden die Reaktionsschmiermittel a) bis e) erhalten, von denen

enthielt (wie weiter oben definiert).

[0046] Zur Ermittlung der Stabilität wurden die einzelnen Reaktionsschmiermittel auf eine Temperatur von 71 °C erhitzt und ohne zu rühren bei dieser Temperatur belassen. Nach Ablauf von 4 Tagen waren bei sämtlichen Reaktionsschmiermitteln noch keine Instabilitätserscheinungen zu beobachten.

Ansprüche

1. Wäßriges saures Reaktionsschmiermittel zur Behandlung von Metalloberflächen vor der Kaltverformung mit einem Gehalt an Phosphationen, Emulgator und emulgierbarer organischer Schmiermittelkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß es

a) 0,2 bis 15 Gew.-% Phosphationen,

b) als organische Schmiermittelkomponente 0,3 bis 16 Gew.-% einer organischen Carbonsäure oder eines Alkohols mit 8 bis 40 C-Atomen, deren Ester, deren Mono- oder Polyamide, deren Mono- oder Polyalkylammoniumsalze mit 1 bis 18 C-Atomen in der Alkylkette, einzeln oder im Gemisch,

c) als Emulgator 0,1 bis 10 Gew.-% eines Oxazolinwachses und/oder eines N-Alkyldiaminopropans der Formel

wobei n = 1 bis 5 ist und R eine Zahl von C-Atomen aufweist, die Talgfettsäure (Talgalkyl) entspricht.

d) als Inhibitor 0,1 bis 5 Gew.-% eines aus Carbonsäure mit 7 bis 18 C-Atomen und Alkanolamin mit bis 12 C-Atomen gebildeten Ammoniumsalzes

enthält.

2. Reaktionsschmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es

enthält.

3. Reaktionsschmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es



enthält.

enthält.

5. Reaktionsschmiermittel nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelkomponente b) bis zu 50Gew.-% aus N-Alkyl-1,3-diaminopropandioleat besteht, wobei die Zahl der C-Atome des Alkylrestes der der Talgfettsäure (Talgalkyl) entspricht.

6. Reaktionsschmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Schwermetallionen, vorzugsweise Eisen- und/oder Zinkionen, enthält.

7. Reaktionsschmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure und/oder Alkohol der organischen Schmiermittelkomponente b) 8 bis 24 C-Atome aufweist.

8. Reaktionsschmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Inhibitor d) ein Salz von Triäthanolamin, mit vorzugsweise Octan- und/oder Stearinsäure enthält.

9. Reaktionsschmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert von 2,4 bis 3,4, vorzugsweise von 2,8 bis 3,1 aufweist.

10. Reaktionsschmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxazolinwachs der Komponente c) die Formel

aufweist, worin R_i, R₂ und R₃ gleich oder verschieden sind und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 36 C-Atomen darstellen, die auch Alkohol-, Carboxyl- und/oder Estergruppen aufweisen können, R₂ jedoch auch Wasserstoff sein kann.

11. Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung unter Anwendung des Reaktionsschmiermittels nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsschmiermittel mit einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und 93°C, vorzugsweise zwischen 49 und 71 °C, aufbringt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einwirkungszeit des Reaktionsschmiermittels auf 1 bis 20 Minuten einstellt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsschmiermittel bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 177 °C, vorzugsweise von 121 bis 17rC, auftrocknet

Claims

1. Aqueous acidic reactive lubricant for the treatment of metal surfaces prior to cold forming with a content of phosphate ions, emulsifying agent and emulsifyable organic lubricant constituent, characterized in that it contains

a) 0,2 to 15 % by weight phosphate ions,

b) as organic lubricant constituent 0,3 to 16 % by weight of an organic carboxylic acid or an alcohol having 8 to 40 carbon atoms including esters, mono- or polyamides, mono- or polyalkyl ammonium salts having 1 to 18 carbon atoms in the alkyl chain or mixtures thereof,

c) as emulsifying agent 0,1 to 10 % by weight of an oxazoline wax and/or of a compound of the formula

wherein n is 1 to 5 and R contains a number of carbon atoms corresponding to tallow fatty acid (tallow alkyl),

d) as inhibitor 0,1 to 5 % by weight of a salt of a carboxylic acid containing 7 to 18 carbon atoms and an alkanolamine containing up to 12 carbon atoms.

2. Reactive lubricant according to claim 1, characterized in that it contains

3. Reactive lubricant according to claim 1 or 2, characterized in that it contains

4. Reactive lubricant according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it contains

5. Reactive lubricant according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the lubricant constituent b) comprises up to 50 % by weight of N-alkyl-1,3-diaminopropane dioleate wherein the number of carbon atoms of the alkyl group corresponds to that of tallow fatty acid (tallow alkyl).

6. Reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that it contains in addition heavy metal ions, preferably iron and/or zinc ions.

7. Reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 6, characterized in that the carboxylic acid and/or the alcohol of the organic lubricant constituent b) contains 8 to 24 carbon atoms.

8. Reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 7, characterized in that it contains as inhibitor d) a salt of triethanolamine, preferably with octanoic and/or stearic acid.

9. Reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 8, characterized in that it has an index of pH of 2.4 to 3.4, preferably 2.8 to 3.1.

10. Reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 9, characterized in that the oxazoline wax of the constituent c) corresponds to the formula

wherein R" R₂ and R₃ are the same or different and are hydrocarbon radicals containing 1 to 36 carbon atoms, which radicals may contain alcoholic-, carboxylic and/or ester groups and wherein R₂ may also be hydrogen.

11. Process for the preparation of metals for cold forming using the reactive lubricant according to one or more of the claims 1 to 10, characterized in that the reactive lubricant is applied with a temperature ranging from ambient temperature up to 93°C, preferably from 49 up to 71 °C.

12. Process according to claim 11, characterized in that the reaction time of the reactive lubricant is adjusted to 1 to 20 minutes.

13. Process according to claim 11 or 12, characterized in that the reactive lubricant is dried in situ at a temperature ranging from ambient temperature up to 177 °C, preferably from 121 up to 177 °C.

Revendications

1. Lubrifiant réactif aqueux acide pour le traitement de surfaces métalliques avant la déformation à froid, contenant des ions phosphate, un émulsionnant et un constituant lubrifiant organique émulsionna- ble, caractérisé en ce qu'il contient :

a) de 0,2 à 15 % en poids d'ions phosphate,

b) comme constituant lubrifiant organique de 0,3 à 16 % en poids d'un acide carboxylique organique ou d'un alcool en C_s à C₄₀, leurs esters, leurs mono- ou polyamides, leurs sels de mono- ou polyalcylammonium ayant 1 à 18 atomes de carbone dans la chaîne alcyle, isolément ou en mélange,

c) comme émulsionnant, de 0,1 à 10 % en poids d'une cire d'oxazoline et/ou d'un N-alcyldiamino- propane répondant à la formule

dans laquelle n = 1 à 5 et R présente un nombre d'atomes de carbone qui correspond à l'acide gras du suif (alcyle du suif),

d) comme inhibiteur de 0,1 à 5 % en poids d'un sel d'ammonium formé à partir d'un acide carboxylique en C₇ à C₁₈ et d'une alcanolamine ayant jusqu'à 12 atomes de carbone.

2. Lubrifiant réactif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient

3. Lubrifiant réactif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient

4. Lubrifiant réactif suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il contient

5. Lubrifiant réactif suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le constituant lubrifiant b) se compose jusqu'à 50 % en poids de dioléate de N-alcyl-1, 3-diaminopropane, le nombre des atomes de carbone du radical alcyle correspondant à celui de l'acide gras du suif (alcyle du suif).

6. Lubrifiant réactif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient en outre des ions de métaux lourds, de préférence des ions fer et/ou zinc.

7. Lubrifiant réactif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'acide carboxylique et/ou l'alcool du constituant lubrifiant organique b) présente de 8 à 24 atomes de carbone.

8. Lubrifiant réactif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il contient comme inhibiteur d) un sel de triéthanolamine avec de préférence l'acide octanoïque et/ou l'acide stéarique.

9. Lubrifiant suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente un pH de 2,4 à 3,4, de préférence de 2,8 à 3,1.

10. Lubrifiant réactif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la cire d'oxazoline du constituant c) répond à la formule

(Voir formule p. 10)

dans laquelle R₁, R₂ et R₃ sont identiques ou différents et représentent des radicaux hydrocarbonés en C₁ à C₃₆, qui peuvent aussi présenter des groupes alcool, carboxy et/ou ester, R₂ pouvant cependant aussi être l'hydrogène.

11. Procédé de préparation de métaux en vue de leur déformation à froid en utilisant un lubrifiant réactif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on applique le lubrifiant réactif à une température comprise entre la température ambiante et 93 °C, de préférence entre 49 et 71 °C.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'on règle le temps d'action du lubrifiant réactif de 1 à 20 minutes.

13. Procédé suivant l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'on sèche le lubrifiant réactif à une température dans le domaine allant de la température ambiante à 177 °C, de préférence de 121 à 177 °C.