王佑荣1 谢有红1 胡献国2
(11安徽鑫科新材料有限公司 安徽芜湖241009; 21合肥工业大学摩擦学研究所 安徽合肥230009)
摘要： 根据亲水亲油平衡（Hydrophile2L ipophile Balance， HLB） 理论， 通过选择合适的乳化剂、抗磨剂、极压剂、防锈剂等添加剂， 研制成适用于硬态黄铜（H68， H70 和H72） 的热轧乳化液， 成功地应用于2Cr13不锈钢焊态热轧辊初轧多种硬态黄铜板材， 取代了目前铜加工生产中， 对于硬态黄铜普遍使用润滑脂间歇式地润滑热轧辊的工艺。生产结果表明： 由于采用直接连续地喷射乳化液到轧辊表面， 容易控制板形和板材的尺寸； 提高了轧辊的抵抗磨损和防止粘辊的能力， 克服了铜带表面的“黑丝”、“发黄”和粗糙化现象， 稳定地改善了铜带表面的质量， 降低了工人劳动强度，从而极大地提高了生产效率并延长了轧辊的使用寿命。
关键词：热轧； 乳化液； α2黄铜；粘辊
铜及铜合金轧制摩擦、润滑一直是世界各铜加工厂关注和深入研究的重要课题。铜合金轧制的润滑剂对延长轧辊使用寿命、改善产品表面质量、提高生产效率有举足轻重的作用[ 1～5 ]。长期以来， 铜带轧制润滑工艺技术和润滑油成分受到各国政府和企业的严加保密和封锁。一些老式轧机仍然使用煤油、机械油、黄油进行润滑， 致使产品表面质量较差， 而且存在能源消耗大， 使用时易产生油烟， 工人的劳动环境恶劣等问题。锌含量小于或等于32% （质量分数） 的α黄铜， 由于其硬度较普通黄铜大， 比普通黄铜更难轧， 热轧时采用水基乳化液体系润滑的更是未见报道。为了改进黄铜热轧的生产工艺， 提高生产效率，并降低能源消耗， 改善劳动环境， 提高初轧品的表面质量， 有必要研制单相α黄铜热轧乳化液。
1 乳化液母液成分的选择
1.1 热轧乳化液的一般要求
铜轧制对板面污染限制特别严格， 因此对乳化液的要求也较高。铜加工中板面的污染通常有3种： 油污染， 硫污染， 水污染[ 6～9 ] 。合理选择乳化液的成分是控制油污染和硫污染的有效途径。水污染主要是通过加强后续生产工序、减少带材存放时间来解决。
油污染是基础油中含有比退火温度高的高沸程组分在退火中容易残留在铜材表面上炭化而造成的，因而基础油中不应含有比退火温度高的馏分。石蜡基矿物油原料易得，高温稳定性好，对添加剂的感受性也好，是优良的润滑油料。环烷基矿物油由于芳烃含量高，氧化稳定性差，高温下容易氧化降解变质生成不溶的沉淀物，因而不适用于热轧。含碳10～20直链的矿物油，由于较低的粘度、密度、可压缩性和压粘指数，在金属加工中被广泛应用，考虑到机械油具有良好的添加剂性能，因此本文选用了N15 号的低粘度机械油作为基础油。
1.2 乳化剂选择和乳化实验
乳化剂必须既具有良好的亲水性能又具有良好的亲油性能， 才能配制出稳定的乳化液， 通常用亲水亲油平衡值HLB 来评价其乳化性能。据文献报道，直链烷烃类基础油的HLB 值（基础油制备成O /W乳化液所需的HLB值） 为11～13[10]。因此，所使用的乳化剂的HLB 值应在11～13的范围内。使用一种乳化剂乳化基础油时，其乳化效果不是很好，而采用两种或两种以上乳化剂复配的方法乳化基础油， 可以配制出性能较好的乳化液。本实验用司本80和吐温80按式（1） 复配， 在不同HLB 值、不同乳化剂用量下考察了它对N15 号基础油的乳化效果， 得到了乳化该基础油所需的****HLB 值。
HLB =ΣiHLBi·wi (1)
式中： HLB i 为第i种乳化剂的HLB 值； wi 为第i种乳化剂占乳化剂总量的质量分数。为了达到良好的乳化效果，本实验分别选择了S280 /TW280、S280 /TW220、S280 /OP210 等乳化剂配对，这些乳化剂按HLB 复配，并调整乳化剂的用量，考察其乳化效率，选出用量最少、乳化效率最高的乳化剂配对。实验中，本文利用油酸与三乙醇胺在合适的温度下反应，自制了一种油酸三乙醇胺非离子乳化剂。实验证明， 该非离子乳化剂与司本80按HLB 复配，乳化效率最高， 配制的乳化液也最稳定。 |
