[发明专利]一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液及制备方法

说明书

一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液，其组分及所占重量百分比如下：六方氮化硼纳米粒子0.1％‑2.0％、聚乙烯吡咯烷酮1.0％‑5.0％、蓖麻油聚氧乙烯醚1.0％‑4.0％、三乙醇胺1.0％‑3.0％、聚乙二醇3.0％‑7.0％、三乙醇胺硼酸酯1.0％‑5.0％、六偏磷酸钠0.5％‑3.0％、十二烷基苯磺酸钠0.3％‑2.0％、苯并三氮锉0.1％‑1.0％、去离子水75％‑85％。本发明的含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液可直接用于板带钢冷轧工艺润滑，该水基纳米轧制液有效解决了传统冷轧乳化液废液COD含量高(20000～30000mg/L)的问题，不仅有效降低轧钢废液的处理成本，并且水基纳米轧制液中含有的六方氮化硼纳米粒子及其水溶性防锈剂可有效延长轧后带钢表面防腐蚀时间50％～75％。

技术领域

本发明属于润滑剂技术领域，尤其涉及一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液及制备方法，用于金属加工成型过程中的工艺润滑。

背景技术

近年来，随着我国钢铁行业的迅猛发展，我国冷轧板带钢产量已位居世界首位。在板带钢冷轧生产过程中，采用工艺润滑不仅能有效减少轧辊与轧件之间的摩擦和磨损，延长轧辊的使用寿命，提高生产效率，还能改善轧后带钢表面质量。目前，传统板带钢冷轧生产过程中采用的是水包油型乳化液(O/W)进行工艺润滑及冷却，其主要成分以动植物油或矿物油为基础，添加剂主要包括乳化稳定剂、抗氧剂、油性剂、极压剂、防锈剂、防腐剂、杀菌剂、消泡剂等。但使用过的废乳化液由于含有大量的矿物油料、乳化剂和亚硝酸盐，如直接排放会造成严重的环境污染。另外，随着市场对冷轧产品质量要求不断提高，对金属加工过程中使用的工艺润滑剂也提出了新的要求，不仅要求其具有优异的工艺润滑性能，同时还要求其满足环保要求。

专利CN200910235690.8提出一种含纳米六方氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油及制备方法，用于板带钢的冷轧工艺润滑。该制备方法为：采用配方中的乳化剂即Span-80与高分子脂肪酸即油酸，通过表面修饰与分子络合的方法来达到分散纳米粒子的目的，既不改变纳米六方氮化硼的性质，又不影响原轧制乳化液的稳定及防锈性能。采用该专利生产的含六方氮化硼粒子的冷轧乳化油虽然在极压抗磨性能上有所提高，但是存在高速轧制冷却效果不佳及后续废液难处理等问题。专利CN201410499772.4:一种水基纳米Cu的轧制功能液及其制备方法，虽然专利本身从油基转换成水基体系解决了冷却问题，但是由于纳米Cu粒子承载能力不足，不适合选作冷轧板带钢轧制液中的纳米添加剂。此外，也有学者分别对ZnO和TiO₂纳米粒子作为水基轧制液中的添加剂做过相关研究，虽然这些纳米添加剂满足了润滑剂极压抗磨的要求，但是后续润滑油膜在带钢表面上起到的缓蚀效果并不理想。例如：王冰,孙建林.含纳米ZnO水基轧制液的摩擦学性能研究[J].石油炼制与化工,2013,44(5):61-66。朱作鑫,孙建林,牛泰龙等。热轧板带钢新型水基纳米轧制液实验研究[J].矿冶,2013,22(s1):70-73。

随着纳米技术的不断发展与进步，研制出一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液，不仅可以替代传统乳化液，而且更符合当前冶金企业节能降耗、清洁生产及环保的发展方向，有利于提高我国钢铁产品的整体水平。

发明内容

本发明提供了一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液及制备方法，该水基纳米轧制液具有环保性、润滑性、极压抗磨性、防锈和缓蚀性能优异等特点，完全满足现代冷轧工艺润滑的需要。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种含六方氮化硼纳米粒子的水基轧制液，其组分及所占重量百分比如下：六方氮化硼纳米粒子0.1％-2.0％、聚乙烯吡咯烷酮1.0％-5.0％、蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-40)1.0％-4.0％、三乙醇胺1.0％-3.0％、聚乙二醇3.0％-7.0％、三乙醇胺硼酸酯1.0％-5.0％、六偏磷酸钠0.5％-3.0％、十二烷基苯磺酸钠0.3％-2.0％、苯并三氮锉0.1％-1.0％、去离子水75％-85％。