[发明专利]用磷酸盐层和然后用聚合物润滑剂层涂覆金属表面的方法

说明书

本发明涉及一种涂覆金属表面的方法，首先用酸性磷化水溶液涂覆，然后用基于聚合物有机材料的水溶液或者分散体形式的润滑剂组合物涂覆，该润滑剂组合物含有至少一种来自离聚物、其它聚合物/共聚物和/或其衍生物的有机聚合物材料，以及任选的至少一种蜡，至少一种水溶性的、含水的和/或水结合性的氧化物和/或硅酸盐，至少一种固体润滑剂，至少一种摩擦降低剂和/或至少一种其它添加剂以及相应的润滑剂组合物，该润滑剂组合物应当尤其在这个成形制品上的涂层形成之后有助于该金属成形制品的冷成形。冷成形通常可以在至多大约450℃的表面温度进行，但是无需热输入。在这种方法中，仅仅在成形和任选的预热待成形的工件时才进行加热。但是，待成形工件的温度通常是大约20℃。但是，在待成形工件已经事先加热到650-850℃或者900-1250℃温度的情况中，该方法被称作半热成形或者热成形。

虽然成形油通常用于具有相对低程度的变形和相应更低的力的金属成形制品的冷成形，但是对于显著更高的成形程度来说，通常在工件和模具之间使用至少一涂层来作为隔离层，目的是避免工件和模具的冷焊接。对于后者来说，通常在该工件上提供润滑剂或者润滑剂组合物的至少一涂层，目的是降低该工件表面和成形模具之间的摩擦阻力。冷成形包括：

滑动冲压(拉伸和压缩组合条件下成形)，例如焊接或者无缝管，中空型材，棒，实心型材或者金属丝的滑动冲压，

拉伸和/或深冲压，例如条，片或者中空零件拉伸和/或深冲压来形成中空零件，

冷挤压(在压缩条件下成形)，例如中空或者实心零件的冷挤压和/或

冷煅，例如金属丝部件的冷煅来形成连接元件例如诸如螺母或者螺钉坯件。

过去，冷成形所用的金属成形制品近乎仅仅是如下来准备的：施用脂肪，油或者油乳液或者首先用磷酸锌涂覆，然后用皂类，特别是基于碱金属硬脂酸盐或者碱土金属硬脂酸盐的皂类，和/或用固体润滑剂，特别是基于硫化钼，硫化钨和/或碳的固体润滑剂进行涂覆。但是，含有皂类的涂层在适度力量和适度高温时具有上面的应用局限。固体润滑剂仅仅用于适度重或者重的冷成形操作。对于不锈钢的冷成形来说，通常使用氯化石蜡涂层，但是由于环保原因它们今天已经不太使用了。含硫化物的涂层对于不锈钢也具有损害作用。

在个别情况中，首先用磷酸锌涂覆，然后开始用油或者用某些有机聚合物组合物涂覆。如果需要，将至少一种固体润滑剂例如诸如二硫化钼和/或石墨加入到该有机聚合物组合物中(第二涂层，选择磷酸锌作为第一涂层)或者在此基础上，将至少一种固体润滑剂施用到该有机聚合物涂层上作为第三涂层。二硫化钼可以在至多大约450℃的温度使用，石墨可以在至多大约1100℃的温度使用，虽然它的润滑效应直到大约600℃才开始出现。现今，这些涂层次序是惯常的。

施用磷酸锌层，然后施用润滑剂层用于冷成形通常是已知的。但是，磷酸锌具有缺点，即，由于它的高锌含量，它不是环境友好的，并且通常在涂层质量和它的结构方面也是不太有利的。事实上在市场上没有已知的能够用于冷成形的有机聚合物材料，并且它们通常也不适于重荷冷成形操作。

DE102005023023A1教导了一种准备冷成形用金属工件的方法，用基于Ca，Mg和/或Mn磷酸盐的酸性磷化水溶液进行电解磷化。金属丝可以用这种方法进行非常好的涂覆。描述了将基于皂类的组合物作为润滑剂层沉积在其上。该皂层是从热的强碱性溶液中沉积的，并且腐蚀金属磷酸盐层上，这样形成了金属皂。但是，磷酸Ca向硬脂酸Ca的化学转化(其对于冷成形来说是必需的)进行得比预期的慢和不完全。

基于金属皂的润滑剂体系不能满足现今对于成形程度，加压精度(净形状(net-shape))和变形速率来说变得明显更高的要求。另外，还必须考虑环境相容性和工业场所卫生。此外，过量的润滑剂残留物不能沉积到模具的某个点上，因为这会影响工件的加压精度和增加不合格品。如果在进行成形之后，涂层和沉积物能够容易的从工件，模具和设备上除去，则这是有利的。

同一天在同一个专利局申请的密切相关的冷成形方法，它们的组合物和它们的涂层的专利申请以及它们的优选权申请DE102008000187.2，DE102008000186.4和DE102008000185.6在此明确引入，特别是还引入它们的物质类型，其物质和含量，引入它们的实施例和对比例以及引入各自的加工条件。

来自同一个专利族的DE102005023023A1的组合物，方法和磷酸盐涂层以及它相应的应用也明确引入到本申请中。