阅读说明：本技术 一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂及其制备方法和应用 (Lubricant for hot extrusion molding of titanium alloy pipe and preparation method and application thereof ) 是由 肖强 刘振军 吴东辉 王本京 高龙 张洋 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂及其制备方法和应用。本发明属于润滑剂及其制备领域。本发明为解决现有玻璃润滑剂在挤压润滑过程中流动性不好、易于起皮开裂的技术问题。本发明的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂按质量份数由35～45份SiO-2、2～4份Al-2O-3、18～28份B-2O-3、17～21份Na-2O、5～8份CaO、1～5份MgO、1～8份BaO、1～5份ZnO和1～2份LiO制备而成。制备方法：一、按配方将物料混合均匀,然后进行加热熔炼,得到玻璃液；二、倒入冷水中冷淬,干燥后球磨,烘干后过筛,得到润滑剂。作为热挤压成型钛合金管材用润滑剂的应用。涂覆了本发明润滑剂涂层的TC4钛合金挤压后管材表面整体光滑,没有明显的纵向和横向的划痕等其它缺陷,整体表面质量优于传统工艺润滑剂挤压的管材表面质量。(A lubricant for hot extrusion molding titanium alloy pipes and a preparation method and application thereof. The invention belongs to a lubricant and a lubricant thereofThe field of preparation. The invention aims to solve the technical problems that the existing glass lubricant has poor fluidity and is easy to peel and crack in the extrusion lubrication process. The lubricant for the hot extrusion molding titanium alloy pipe comprises 35-45 parts by mass of SiO 2 2-4 parts of Al 2 O 3 18 to 28 parts of B 2 O 3 17 to 21 parts of Na 2 O, 5-8 parts of CaO, 1-5 parts of MgO, 1-8 parts of BaO, 1-5 parts of ZnO and 1-2 parts of LiO. The preparation method comprises the following steps: firstly, uniformly mixing materials according to a formula, and then heating and smelting to obtain molten glass; and secondly, pouring the mixture into cold water for cold quenching, drying, ball-milling, drying and sieving to obtain the lubricant. The lubricant is applied to hot extrusion forming of titanium alloy pipes. The TC4 titanium alloy coated with the lubricant coating of the invention has smooth surface of the extruded pipe, has no obvious longitudinal and transverse scratches and other defects, and has better surface quality than the pipe extruded by the lubricant in the traditional process.)

一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于润滑剂及其制备领域，具体涉及一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂及其制备方法和应用。

背景技术

钛及其合金由于摩擦系数大，在挤压过程中流动性不好，所以必须采用润滑剂润滑。钛在980℃和1030℃温度下易与挤压针、挤压模、挤压筒的铁基或镍基耐热模具钢材料形成易熔共晶体，在钛合金的热挤压时如果没有润滑或润滑不好时，不但模具磨损严重，还会在挤压制品表面形成较深的沟槽、划痕和擦伤。

润滑问题一直是国内外钛合金热挤压技术的难点，也是研究热点。在热挤压中，玻璃润滑剂是最具发展潜力的润滑材料，然而现有的玻璃润滑剂存在挤压润滑过程中流动性不好、易于起皮开裂等问题。因此，亟需开发一种润滑效果优异的润滑剂。

发明内容

本发明为解决现有玻璃润滑剂在挤压润滑过程中流动性不好、易于起皮开裂的技术问题，而提供了一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂及其制备方法和应用。

本发明的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂按质量份数由35～45份SiO₂、2～4份Al₂O₃、18～28份B₂O₃、17～21份Na₂O、5～8份CaO、1～5份MgO、1～8份BaO、1～5份ZnO和1～2份LiO制备而成。

本发明的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂的制备方法按以下步骤进行：

一、将SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、CaO、MgO、BaO、ZnO和LiO混合均匀，然后进行加热熔炼，得到玻璃液；

二、将玻璃液倒入冷水中，冷淬成玻璃粒，干燥后加入无水乙醇进行球磨，得到玻璃粉，烘干后过筛，得到润滑剂。

进一步限定，步骤一中所述加热熔炼的温度为1200～1400℃，时间为0.8h～1.2h。

进一步限定，步骤二中所述干燥的温度为21～25℃，时间为0.8h～1.2h。

进一步限定，步骤二中所述烘干的温度为50～70℃，时间为0.8h～1.2h。

进一步限定，步骤二中过筛后玻璃粉的平均粒径为75μm。

本发明的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂的应用。

进一步限定，所述应用的具体过程为：将热挤压成型钛合金管材用润滑剂与有机粘结剂和水混合均匀，然后涂覆于钛合金管坯外表面，室温下干燥，得到带有涂层的钛合金管坯。

进一步限定，所述有机粘结剂为有机硅丙烯酸树脂。

进一步限定，所述热挤压成型钛合金管材用润滑剂与有机粘结剂的质量比为24：(33～40)。

进一步限定，所述热挤压成型钛合金管材用润滑剂与水的质量比为24：(35～40)。

进一步限定，所述涂覆厚度为0.1mm～0.2mm。

进一步限定，所述室温是指温度为21～25℃。

本发明与现有技术相比具有的显著效果，具体如下：

1)本发明的润滑剂通过严格控制各物料的配比，使热挤压钛合金引起的不均匀变形程度减小，且改善了玻璃粉的高温黏度、高温瞬熔性、料性、导热系数、摩擦系数、与基体浸润性等性能。

2)本发明的润滑剂在热挤压时可以形成熔融的保护膜粘附在钛合金表面隔绝氧气，起到润滑、防护、保温作用，挤压后TC4钛合金挤压管材表面整体光滑，没有明显的纵向和横向的划痕等其它缺陷，整体表面质量优于传统工艺润滑剂挤压的管材表面质量。

3)本发明的润滑剂在涂覆时需严格控制涂覆的厚度，即保证粘结强度和防氧化效果，又要避免涂层表面出现鼓泡、开裂等不良现象。

附图说明

图1为实施例2得到润滑剂的DTA测试图；

图2为实施例3中的涂覆效果图；

图3为实施例3与对比例的试样于900℃保温8小时后显微硬度沿深度方向的分布曲线图；

图4为试验一挤压后成品管材的表面照片。

具体实施方式

实施例1：本实施例中的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂按质量份数由36.5份SiO₂、3份Al₂O₃、23份B₂O₃、19份Na₂O、6份CaO、3份MgO、5份BaO、3份ZnO和1.5份LiO制备而成。

实施例2：制备实施例1所述的热挤压成型钛合金管材用润滑剂的方法按以下步骤进行：

一、将SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、CaO、MgO、BaO、ZnO和LiO混合均匀，然后于1300℃下加热熔炼1h，得到玻璃液；

二、将玻璃液倒入冷水中，冷淬成玻璃粒，于25℃下干燥1h后加入无水乙醇进行球磨，得到粒径为75μm的玻璃粉，于60℃下烘干1h后过200目筛，得到润滑剂。

对实施例2制得的润滑剂进行DTA测试，具体参数为：升温速率为10℃/min，气氛为空气，得到如图1所示的DTA测试图。从图1可以看出，在580℃左右有一吸热峰为软化温度。在620℃～750℃温度范围内出现了一些弱的放热峰，可能是由于析晶产生的。800℃的吸热峰表明玻璃粉开始熔融成粘流态，可以形成熔融的保护膜粘附在钛合金表面隔绝氧气，起到润滑、防护、保温作用。

实施例3：实施例1所述的一种热挤压成型钛合金管材用润滑剂的应用，具体步骤如下：

将24份实施例1的热挤压成型钛合金管材用润滑剂与38份有机硅丙烯酸树脂和38份水混合均匀，然后涂覆于尺寸规格为中空钛合金管坯外表面，涂覆厚度为0.15mm，室温25℃下干燥，得到带有涂层的、尺寸规格为的中空钛合金管坯。

本实施例干燥完全后的管坯效果图如图2所示，从图2可看出防护润滑浆料干燥后均匀致密地涂覆在钛合金表面，具有一定的粘结强度，涂层表面没有鼓泡、开裂等不良现象。

对比例：本实施例为未涂覆润滑涂层的尺寸规格为中空钛合金管坯。

将实施例3和对比例的钛合金试样于900℃高温保温8h后，采用型号为HXS-1000Z的数字显微硬度计载荷为200g，加载时间为10s，测试涂覆和未涂覆的钛合金试样900℃高温保温后的断面显微硬度变化来评价涂层的防护性能。得到如图3所示的曲线图，从图3可以看出，无涂层保护的试样表面由于发生了严重的氧化和渗气导致表面硬度显著升高，而有涂层保护的试样则表现为内部与表面硬度无明显差异。对比两者的显微硬度曲线说明了涂层起到防护效果。

通过以下试验验证本发明的效果

试验一：实施例3得到的带有涂层的、尺寸规格为的中空钛合金管坯放在1600T挤压机上挤压成其中挤压筒润滑剂采用机油、石墨、二硫化钼的混合物，挤压针、挤压模润滑剂均采用沥青、石墨、二硫化钼的混合物，挤压比为3.6，挤压温度980℃，模具预热400℃，挤压速度60mm/s。

挤压试验后的TC4钛合金管材外表面状况如图4所示，从图4可以看出，同一根管材不同部位的表面质量差异不大。TC4钛合金挤压管材表面整体光滑，没有明显的纵向和横向的划痕等其它缺陷，整体表面质量优于传统工艺润滑剂挤压的管材表面质量。