SE514315C2 - Ett förfarande för mekanisk bearbetning av en metall, som innehåller koppar eller aluminium - Google Patents

Description

514.315 z metallpàförande. processer. Närvaro. av làrigkedjiga anjoniska komponenter kan även förorsaka skum ° Det amerikanska patentet 4 315 889 beskriver ett förfarande för att reducera frigörelse. av kobolt genom att utföra metallbearbetnlngeni närvaro. av ett kylsmörjrnedel, som innehåller som aktiv komponent en specifik triazol- eller tiadiazolförening Eftersom. dessa aktiva föreningar konsumeras i. närvaro av alkanolaminer, måste. kylsmörimedlet. tyvärr regelbundet förnyas.

Deneuropeiska patentpublikationen. EP-A-Oiöüâöi beskriver användningav en. tertiär alkanolarniriförening för reduktion av frigiord kobolt Enligt publikationen kan den tertiära alkanolarriinföreningen. med fördel kombineras med karboxylsyror för ytterligare skydd mot frigörelse av kobolt och. mot korrosion av järn Enligt föreliggande uppfinning har det nu visat sig möiligt att reducera eller elinzinera de ovanstående problemen genom att använda vissa alkariolaminer, vilka inte upplöser eller koppar eller aluminium Mer specifikt avser föreliggande uppfinning ett förfarande för mekanisk bearbetning. av metaller, som innehåller koppar, aluminium eller legeringar därav under användning av ett vattenhaltigt kylsmörjmedel, som har ett pl-l av 6-10 och innehåller en alkanolamin med formeln NtRiltRrltRsl (I), där RQ, Rt, och Raoberoende av varandra betecknar engrupp (AQkl-l, där AO är en etylenoxlgrupp eller en propylenoxigrupp och n är ett tal från 2-6 och antalet etylenoxigrupper l förhållande. till antalet. propylenoxigrupper är mellan 2: t och 1 13.

Speciellt effektiva i att undvika bieffekterna av konventionella järnkorrosionsinhiberande komponenter är enligt uppfinningen vattenhaltiga kylsmörjmedel, i vilka alkariolarninen l är kompletterad. med en kortkediig anjoriisk förening vald från den grupp, som består av en fosfatester med formeln.

Rrlvxvalkvlenkorvovxvol-i) til) eller (HQ),(.O)P-(oxialkylen),,,.-QP(Q)(OH» (lll), 514.315 där el. är en allrylgrupp med r-rzmlaromer, x en nydroxylgrupp eller gruppen EMO, där Rl. har. den ovan angivna betydelsen, oxiallrylen är en grupp med 2-4 kolatomer, n är ett tal från 1-15 och rn är ett tal från 4-20, eller ett salt därav, eller en karhoxylsyra med formeln.

Rzrcoon), (lvl där E12 är enallrylgnlpp med 4-10 kolatomer ocnp är 1 eller 2, eller ett salt därav, eller en blandning av de anjoniska föreningarna ll, lll och lll. Den totala mängden av de anloniska föreningarna ll, lll ocnlV är normalt 10-1000 företrädesvis 15-300 vlldprocent av alkanolaminen L Alkanolaminen L som företrädesvis är i kombination med àtrninstone en av de föreningarna ll, lll och lV, ger en väsentlig reduktion i mängden upplöst koppar och rrlissfärgadkoppar och alliminirim. l jämförelse med en korrosionslnhibítor bestàerideav en karboxylsyra och. en alkanolamin, såsom trletanolamin. Föreningarnal, ll, lll ochlV bidrager även till Kvlsmörirnedlet. innehåller lämpligen. en fosfatester med formeln ll eller lll onn en karboxvlsyra med formelnlV.

Alkanolaminen t innehåller alltid rnirist 2 propylenoxigrupper. Företrädesvis framställes alkanolaniinerna genom att etoxilera ammoniak. med 2-4 mol etylenoxid följt av propoxylering med 4-7 mol per mol ammoniak lr-lydroxvlgrupperna nos dessa alkanolamlner kommer att bestå av endast sekundära hydroxylgrupper.

Förhållandet mellan etylenoxigrripperna och propylenoxigrupperna är företrädesvis mellan 1:1 och 1:3.

Karboxylsvran med formeln lV innehåller en alifatisk. grupp, som kan vara mättad eller omättad, rak eller grenad. Företrädesvis innehåller den alifatiska gruppen hos monokarhoxvlsyror 5-9 kolatomer, medan dikarboarylsyrornaföreirädesvis har en. alifatisk grupp med 6-10. kolatonier. Lämpliga karboacylsyror är azelainsyra, pelargonsyra, sebacinsyra, lsononartsyra, neodekansyra, n-oktartsyra n- dekarisyra och dodekandisyra De lcarboxylsyror, som. har en grenad aliíatisk grupp av den föredragna storleken utnyttjas ofta eftersom. de ger en låg skumning f < < < r e _ 5.14 315 4.

Lämpligen välies. (oxialkylemn-gruppen och (oxialkvlenln-gruppen i fosfatestrarna med formeln ll respektive. forrneln lll på ett sådant sätt att. estrarna kommer att-bli vattenlösliga eller lätt dispergerbara. i vatten Den alifatiska gruppen Rl kan vara. mättad eller omättad, rak eller grenad och innehåller företrädesvis 2-8 kolatomer.

F osfatestrarna med formeln ll utgöres företrädesvis till minst 50 viktprocent av monestere l formeln lll består polyoxialkylenkedian företrädesvis åtminstone partiellt av oxialkvlengrupper med 3-4 kolatomer och m är företrädesvis minst 6, eftersom dess difosfatestrar förutom korrosionsiritiiherande effekt även ger ett betydande tillskott till smörjningen. Speciellt lämpliga är sådana difosfatestrar, som innehåller en polyoxipropylenkedja med 5-10 oxipropylengrupper.

Hatten av alkanolaminenl och de anjoniska föreningarna ll, lll och LV kan variera inom vida gränser, men är normalt mellan Q, 'l och 10 viktprocent, företrädesvis mellan t och 7 viktprocent av kylrriedlet klart för användning Kylmedlet kan även innehålla ett antal andra additiv, såsom kornpletterande korrosionsinhiberande. additiv och Smörjmedel, pl-l-reglerande eller -kontrollerande additiv, hakericider, vikositetsförhöiande tillsatser, löslighetsförhättrande medel, parfvrner, färgämnen. etc..

Exempel på kompletterande korrosionsinhibitorer är arniriföreriingar, såsom triazol- och tiadiazoiföreningar, och oorganiska föreningar, såsom. alkalimetallhydroxider och horsyra, och reaktionsprodrikter mellan borsyra och/eller karboxylsyror med organiska föreningar, såsom alkanolaminer. l-lalten av dess kompletterande korrosionsirihihitorer kan vara upp till 3 viktprocent av kylsmörjrnedlet Även om kylsmörjmedlet, som innehåller alkanolaminen l och de anjoniska tenstderna ll, lll och lV, har en tillfredsställande för flertalet applikationer kan det finnas tillfällen, där förbättrad smörjning är önskvärd Exempel på lämpliga Smörjmedel för att införlivasi ett. smörjmedel enligt uppflnningen är sådana sornvällesfrån den grupp, som. består av estrar eller aminer av rnono- eller dikarhoxylsyror med minst 12 kolatorner iacvlgrupperna, organiska alifatiska fosfatestrar med en eller två. alifatiska grupper med 6-18 514 315 s kolatorner, nonioniska alkylenoxidaddukter medlen molekylvikt av över 400, såsom polvpropylenglykoler, glykoler med slumpvis fördelade propylenoxi- och v etylenoxigrupper ocn blockpolymerer av propylenoxid och etylenoxid, eller blandningar därav. l-lalten av dessa kompletterande smörjmedel kan vara upp till 3 viktprocent av kylsmörimedlet klart för användning.

De. löslighetsförbättrande medlen. är vanligtvis lågmolekylära föreningar med minst en nydroxylgrupp Molekylvikten är vanligtvis under 400 Exempel på vanliga lösligförbättrande medel är propylenglykol, etyldietylenglykol, butyldietylenglykol. och butyltrietylenglykoL Vid framställning av ett kylsmörjntedel enligt uppfinningen är det att först bereda ett koncentrat, exempelvis genom att först blanda alkanolaminen l, de anjoniska föreningarna LL lll ocnlV och vatten de kompletterande beståndsdelarna Mängden vatten är lämpligen 5-80 vilctprocent av koncentratet Ett typiskt koncentrat enligt uppfinningen bar följande sammansättning: alkanolamin l 20-95, företrädesvis 50-90 viktprocent anioniska föreningar lLlll och. LV 0-60 företrädesvis 10-50 viktprocent kompletterande korrosionsinhibitorer 0-30, företrädesvis 0-15 viktprocerit kompletterande smörimedel 0-30, företrädesvis 0-15 viktprocent vatten 5-80, företrädesvis 10-50 viktprocent andra beståndsdelar 0-30 0-15 viktprocent, varvid de ariioniska föreningarna företrädesvis består av minst en tosfatester med formeln LL eller lll och en karboxylsyra med formeln LV. Den totala mängden av kompletterande korrosionsinhibitorer och smöriniedelr och andra beståndsdelar är ofta. från 5-40. viktprocent av koncentratet. innan koncentratet arivändesutspädes. det med vatten så att kylsmörimedlet klart för användning kommer att ha en total halt av 0, 5-20 viktprooent, företrädesvis 2-10 viktprooent Föreliggande., uppfinning illustreras ytterligare. av nedanstående utföringsexempeL _5141 315 ., .- U f f < lf . l | l It ~ * \ \* _ _.¿ ,. (.. ...f t l i: f < _ _ _ , ., , . t f t 6 - _ (_ ,_ .. fult Exempel 1 Kvlsmörimedel klara for användning bereddes från de vattenhaltlga koncentraten i nedanstående. tabell 1. Vattennalten var 30 viktprocent. Koncentratetspl-l inställdes pä 9 genom tillsats av KOL-l innan de. utspäddes med vatten till en aktivhalt av 4. viktprocent. Den korroslonslnniberande effekten av dessa vätskor på koppar och järn bestämdes vid en omgivande temperatur av 22°Ct :ned följande testmetoder.

Testerna för att mäta F e-korrosionen utfördes genom att placera 3G. gram av gjuljärnspånor jämnt utspridda på ett cirkelrurtt fíltrerpapper med en diameter av 90 mm 1,25 gram av ett av de kylande smörjmedlen tillsattes, 'r íiltrerpapperets centrum och filtrerpapperet placerades i en Petri-skål av plast ocn täcktes med. ett lock Denkorroslon som ägt runt efter 24 timmar bestämdes genom en visuell inspektion av mängden rost enligt en skala, där 0 = ingen korrosion 1 = en fläck 2 = två eller tre. fläckar, 3 = mer än tre fläckar upp till 18% missfärgning av pappersytan, 4 = mellan 10 ocn25 % av pappersytan och 5 = mer än 25 9A missfärgning av pappersytan Testerna avseende (ln-korrosion utfördes genom att bestämma den mängd av utlost koppar, som erlrtolls, när en20 ml glasflaska, som innehöll 5 glaspärlor, 5 mg av ett fint pulver av koppar och 10 ml av en av vätskoma, skakades under 7 dagar. men utlösta mängden koppar mättes genom användning av en atomabsorptionspektrofotometer (ÅAS) En inledande utvärdering av vätskorna utfördes under användning av analytiska stickor träna Merck ocnendast prov, som. befanns innehålla mindre än 20, ppm koppar underkastades AAS-analyser.

Resultaten av korrosionstesterna anges i tabell 2. 514 315 'z Tabell 1. Vattenhaltiga koncentrat Kompositione: Komponenter, viktpzoceot L ll lll lV V Vl Vll Vlll 1 2o - - - so - _ - 2 2o - - - - so - - a 2o - - - - - so - 4 2o - - - - - - so s - 2o - - so - - - s - 2o - - - so - - z - 2o - - - - so - a - 2o - l - - - - so o - - 2o - so - - - 1o - - 2o - - so - - 11 - - 2o - - - so - 12 - - 2o - - - - so 1:1 - - - 2o so - - - 14 - - - 2o - so - - 1s - - - 2o - - so - 1s - - - 2o - - - so 12 1o _ 1o - so - - - 1a 1o - 1o - - so - - 19 1o - 1o' - - - so - 2o 1o. - 1o - - - - so 21 1o - _ 1o so - - - 22 1o - - 1o - so - - 23 1o - - 1o - - so - 242 1o - - 1o - - - so 2s - 1o 1o - so - - - zs - 1o 1o - - so - - 22 - 1o 1o - - - so - za - 1o 1o - - - - so 514f 315 < < f < f 29 - to - 1o so - - - ao - 1o - 1o - so - - 31 - 1o - 1o - - so - 32 - 1o - to - - - ao Komponent l = fosfatester, där R, = hexyl, oxialkylen= oxletylen, n = ö, X = hwifwofll i Komponent tl. = difosfat, där oxialkylen= oxípcopylen m= 3 Komponent ill = isonansyra Komponent LV = neodekarxsyra Kornponent V = trletanolamitt Komponent Vl = tríetanolanxin + 4 ptopylemxid Komponent Vll = tcietanolamin + 5 propylenoxld Komponent Vlll = trletanolamin + 3 propylenoxid Tabell Z Resultat av korrosionstester Komposition 1 2 3 4 5 5 7 8 Fe-kontosion 0 0 1 3 0. 0 2 3 (ln-korrosion, ppm 350 20 20 10 350 30 30 10 Komposition 9 10 1.1 12 13 14 15 16 Fe-korrosíon 0 0 1 0 0 1 1 2 (In-korrosion PDm 350 50 50 15 350 30 20 10 Kompositton. 17 18 19 20 21 22 23 24 F e-konfosion 0 0 1 0 0 0. 0 1 (ln-korrosion, ppm 350 20 10 5 350 1.0 10 10 Kompositlon 25 26 27 23 29 30 31 32 F e-kozrosion 0 0 0 1 0 0 0 0 CO-kcrrosion, ppm 350 20 10 5 350 10 5 5 Av resultaten är det tydligt att metallbearbetnlngsvätsltoma formulerade enligt uppfinmngerx, nämligen komposltionerna 2-4, 3-8, 10-12, 14-16, 13-20, 22-24, 26- 23 och 30-32, har utmärkta korroslonsinniberartde egenskaper avseende koppar 514.315 9 och är överlägsna jämíörelsevätskoma 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25 och 25 De järnkorrosionsinhiberande egenskaperna nos formuleringarna enligt uppflnningen är acceptabla och l alla tester erhålles. bedömningen O, när koncentrationen av de aktiva kornponenterna. höjs till 5,5 viktprdcent Exempel 2 Eftersom. mässing och aluminium ofta användes i applikationer, där det visuella utseendet är betydelsefullt utfördes en neddoppningstest för att visa graden av rnissíärgning, somíörorsakas av testlösningarna Band med en bredd av 5 mm och en längd av 60 mm av var och en av metallerna placeradesl separata glasílaskor och tillsattes till halva längden av de. upprättstående banden Korrosionen bedömdes visuellt efter 2 dagar. Bandens missfärgning mättes enligt en skala från 0-5 där 0 representerar frånvaro av korrosion, l indikerar att upp till 5%, av ytan är svart, 2 att 5-1 0% av ytan svart, 3 att 1Q-259/s av ytanär svart, 4, att 25-9Q% av ytan, är svart och 5 att 90-10Q9/s av ytan är svart F ör mässingsbanden noterades, även om var blåfärgade.

Nedanstående resultat erhölls Kompositionerna med angivna nummer motsvarar kornposítionerna med samma nummer i Exempel l- Tabellâ Komposition 'l 4 5 8 9 12 M.. . _ -korrosionsgrad 5 Q 5 Q 5 1 -lösning blå - blå - blå - Aluminium 5 Q 5 G 5 O.

Komposltlon nr 13 16 2G 24. 28 32 Mässing -kmnsinnsgfad 5 2 1 1 o 1 514 315 m -lösning blå ljusblå - ljusblå - ljusblå Av resultaten framgår att lösningarna enligt uppfinningen är överlägsna jämförelselösningama baserade på trietanolamin.

Claims (9)

514 315 1 1 Patentkrav

1. Ett förfarande för mekanisk bearbetning av metaller, som innehåller koppar, aluminium eller legeringar därav, under användning av ett vattenhaltigt kylsmörjmedel, som har ett pH av 6-10 och innehåller en alkanolamin med formeln N(R3)(R4)(R5) (I). där R3, R4, och Rs oberoende av varandra betecknar en grupp (AO).,H, där AO är en etylenoxigrupp eller en propylenoxigrupp och n är ett tal från 2-6 och antalet etylenoxigrupper i förhållande till antalet propylenoxigrupper är mellan 2:1 och 1:3.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att alkanolaminen I innehåller tre sekundära hydroxylgrupper.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat därav, att alkanolaminen erhållits genom etoxilering av 1 mol ammoniak med 2-4 mol etylenoxid följt av propoxilering med 4- 7 mol propylenoxid.

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat därav, att kylsmöijmedlet även innehåller en anjonisk förening vald från den grupp, som består av en fosfatester med formeln R,(oxyalkylen),,OP(O)(X)(OH) (ll) eller (HO)2(O)P-(oxialkylen),,.-0P(O)(OH)2 (lll), där R, är en alkylgrupp med 1-12 kolatomer, X är en hydroxylgrupp eller gruppen R1O, där R, har den ovan angivna betydelsen, oxialkylen är en grupp med 2-4 kolatomer, n är ett tal från 1-15 och m är ett tal från 4-20, eller ett salt därav, eller en karboxylsyra med fomieln R2(C00H)p (IV), där R; är en alkylgrupp med 4-10 kolatomer och p är 1 eller 2, eller ett salt därav, eller en blandning därav.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att fosfatestem lll innehåller en polyoxialkylenkedja, som åtminstone delvis består av oxialkylengrupper med 3-4 kolatomer, och fosfatestern ll består till minst 50 viktprocent av monoestrar. 514 315 12

6. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att karboxylsyran med fomieln IV är en monokarbonsyra, där R2 är en grenad alifatisk grupp med 5-9 kolatomer eller en dikarboxylsyra, där Ra är en grenad alifatisk grupp med 6-10 kolatomer.

7. Förfarande enligt något av kraven 3-6, kännetecknat därav, att de kylsmörjmedlet innehåller åtminstone en fosfatester med formeln II eller lll och en karboxylsyra med fomieln IV.

8. Koncentrat, kännetecknat därav, att det har följande komposition: alkanolamin I 50-90 viktprocent anjoniska föreningar ll, lll och IV 10-50 viktprocent kompletterande korrosionsinhibitorer 0-15 viktprocent kompletterande smörjmedel 0-15 viktprocent andra beståndsdelar 0-15 viktprocent vatten 10-50 viktprocent, där alkanolaminen I och de anjoniska föreningarna ll, lll och IV har den betydelse som angivits i kraven 1-6, varvid de anjoniska föreningarna utgöres av åtminstone en fosfatförening med formeln ll eller lll och en karboxylförening med formeln IV.

9. Koncentrat enligt krav 7 eller 8, kännetecknat därav, att den totala mängden kompletterande korrosionsinhibitorer och kompletterande smörjmedel och andra beståndsdelar är 5-40 viktprocent.