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在以甲烷磺酸(AMS)为基础的含水润滑剂 存在下的金属加工或成型方法
    本发明涉及润滑剂领域，更具体地涉及含有水溶性的极压添加剂的含水润滑剂领域，这些润滑剂可用于金属加工或成型。

    金属加工或变形操作需要使用润滑剂，以便降低在加工件与工具之间存在的应力，排出金属屑和碎片，冷却与控制工件或加工金属板的表面状态。通常使用油基润滑剂。这涉及任选添加润滑性剂、抗磨损(AU)和/或极压(EP)添加剂的全油或乳液。这些EP添加剂一般是含硫的化合物。在金属加工的操作期间，含硫化合物碰到在金属工件之间接触处的高温会发生分解。在工件表面形成一层硫化铁，这样会妨碍焊接与粘合过程。

    这些全油具有优异的润滑性能，但加工速率高时，需要使用乳液除去热量。尽管如此，还是倾向于减少使用乳液，因为随着时间的进程，它们会降解，还产生不好的气味。

    因此越来越多地研制含水流体。这涉及合成的流体，它们是以溶于水的添加剂为主要成分的含水溶液，或者涉及半合成的流体，它们是在水中含有大量乳化剂的微油乳液。但是，如果这些含水流体能非常好地除去热量，并且具有改善的抗细菌繁殖性，则它们往往限于摩擦与磨损状况不太严重的金属加工操作。事实上，曾研制过油的EP添加剂，结果是这些添加剂非常难溶于水，因此不适合于含水的流体。

    尽管有大量的溶于油的EP添加剂，但是溶于水地EP添加剂的数量明显少得多。在Lub.Eng.1977，3(6)，291-298中，R.W.Mould等人提到了某些溶于水的含硫添加剂的EP性能，例如硫代水杨酸钠、2-巯基丙酸钠、2，2′二硫代二苯甲酸钠、2，2′-二硫代二丙酸钠和二硫代二乙醇酸钠盐。同样地，水溶性的3，3′-二硫代二丙酸盐的应用构成了专利EP 288 375和JP63 265 997的主题。在专利EP183 050中，二硫代二乙二醇与聚氧化亚烷基二醇衍生物结合使用，以改善含水润滑剂的极压性能。在含水润滑剂系统中氨基磺酸衍生物作为添加剂的应用构成了申请WO 8602941的主题。最近，在日本专利申请JP 10 110 181中，在含水的冲压润滑剂中，将水溶性的3，3′-二硫代二丙酸盐与烷基硫代酸结合起来了。

    但是，这些产品在水中并不是足够稳定的。它们有利于细菌的生长，放出硫化氢，使含水流体带有很浓的气味。这些产品配方因此需要使用大量的杀菌剂，这与含水润滑剂中一般接受的量不相容。另外，在这些具有极压作用的添加剂中，一些添加剂与在合成或半合成配方中通常使用的大部分其它添加剂是不相容的。

    近来，含有具有极压作用的氨基磺酸胺盐的润滑剂组合物构成了专利申请WO 00/44848的主题。但是，氨基磺酸是强腐蚀性的。另外，它的低溶解度使其不可能制备出易于在这些配方中使用的液体浓缩物。最后，为了制约在金属加工和成型领域中使用的润滑剂配方对环境的影响，特别重要的是使用易于生物降解的添加剂。

    现在已发现，在金属加工的含水配方中使用甲烷磺酸(AMS)或甲烷磺酸盐是特别有益的。

    AMS在水中是稳定的，在室温下，任何比例的AMS都是完全可溶的。AMS不太腐蚀；在含水溶液中，它不放出H2S。AMS易生物降解(在28天内100％分解)，这样有利于环境。AMS提供了润滑剂配方具有特别好的极压性能。

    因此，本发明的目的是一种在含有水溶性的极压添加剂的含水润滑剂存在下的金属加工或成型方法，其特征在于，这种添加剂是甲烷磺酸(AMS)或水溶性的AMS盐。

    使用成盐剂中和AMS可以得到本发明的水溶性的AMS盐。作为本发明的水溶性的AMS盐，可优选碱金属或碱土金属盐，然而也可以使用由符合下述通式化合物所得到的水溶性盐：

    R1NR2R3

    式中符号R1、R2和R3相同或不同，它们各自都代表氢原子、有1-22个碳原子的烷基、烯基或烷基芳基，或式(CH2-CH2-O)nH的氧乙基，n是1-20。

    在碱金属盐中，可优选用氢氧化钠或氢氧化钾中和AMS所得到的盐。

    作为R1NR2R3化合物的非限制性实例，可以列举链烷醇胺，特别是单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺、含乙氧基的胺，其中可优选R1是有12-22个碳原子的基，R2和R3是含有1-10个环氧乙烷基团的含乙氧基胺。

    根据最后配方所需要的pH，以AMS计，可添加化学计量比例的成盐剂，以AMS计添加过量的成盐剂，或以AMS计添加不足量的成盐剂。AMS与成盐剂的摩尔比优选为1∶1至1∶2。

    本发明的水溶性的AMS盐在室温水中是极为稳定的，并且能够得到浓缩或稀释的含水润滑剂配方，它们易于保存，不放出H2S，还具有特别好的极压性能。

    此外，这些配方无腐蚀性。

    AMS或水溶性的AMS盐可以呈在以后使用时能稀释的浓缩物形式，或呈稀溶液形式。它们可以单独使用，但通常将它们与金属加工或成型时通常使用的合成或半合成流体的其它添加剂混合起来使用。在这些添加剂中，可以提及杀菌剂、乳化剂、润滑性剂、具有抗磨损作用的添加剂、消泡剂、腐蚀抑制剂。

    这些浓缩物含有10-50重量％，优选地15-35重量％AMS或水溶性的AMS盐。

    可以将本发明的AMS或水溶性的AMS盐，含有它们的浓缩物与金属加工或成型含水润滑剂中通常遇到的其它添加剂添加到金属加工或成型时通常使用的含水润滑剂中，更特别地可以加到合成流体(真溶液)或半合成流体(微乳液)中，其重量浓度是0.01-20％，优选地0.1-10％。

    根据ASTM D-2783标准，通过4-滚珠极压试验，经4滚珠仪分析可测定本发明极压添加剂的效率：这个试验在于按照下面的测量方案，用负荷值来评价流体的极压能力，在该负荷以上就会将4颗滚珠彼此粘连在一起，同时防止在处于待试验流体中的其它3颗滚珠上面的这颗滚珠旋转，

    -直径12.7毫米的100C6钢滚珠

    -上面滚珠的旋转速度：每分钟1500转

    -试验时间：10秒

    -递增负荷

    对应于4颗滚珠连在一起的负荷相应于极压能力；它应该是尽可能最高，典型地≥160kg。

    根据下述方案，让生铁屑与待试验的含水润滑剂接触，可评价本发明极压添加剂的抗腐蚀能力：

    -在其底部有滤纸的培养皿中装5毫升待试验的含水润滑剂，用该含水润滑剂覆盖2克标准化生铁屑(ASTM D-4627)

    -接触时间：在室温下2小时。

    滤纸上出现铁锈是抗腐蚀能力的指示；评语汇集于表1：

    表1    观察滤纸    抗腐蚀能力    无痕量铁锈    好    少许微量铁锈    中    微量铁锈    差

    下面实施例可说明本发明，而不限制其发明。指出的百分数是以重量表示的。

    实施例1

    表2汇集了不同试验配方的组合物和极压性能；这涉及AMS的或水溶性AMS盐1∶1的稀含水配方。这些配方含有5重量％水溶性添加剂。

    在室温F，用装有200毫升二次交换水的300毫升烧杯得到这些配方。在适度磁搅拌下缓慢添加适当量的纯AMS。然后添加化学计算比例的氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、单乙醇胺(MEA)、三乙醇胺(TEA)或乙氧基化脂肪胺(CECA公司的NORAMOXC2：乙氧基化的椰子基单胺，有2摩尔环氧乙烷，或NORAMOXO2：乙氧基化的油酸基单胺，有2摩尔环氧乙烷)，得到含有5重量％活性物质的1∶1盐。这些溶液是都是透明、稳定的，无特别的气味。这些组合物中的每种组合物都构成采用测定熔接负荷的4滚珠试验对象。

    表2  配方                组成    熔接负荷    (以kg表示)    水，％          添加剂，％  对照    100             无    80  1    95   AMS    5    400  2    95   AMS   NaOH    3.53    1.47    400  3    95   AMS   KOH    3.16    1.84    400  4    95   AMS   MEA    3.06    1.94    250  5    95   AMS   TEA    1.96    3.04    200  6    95   AMS   NORAMOXC2    1.19    3.81    160  7    95   AMS   NORAMOXO2    1.04    3.96    160

    研究有关4-滚珠试验的结果可以看到，本发明的AMS或水溶性AMS盐基润滑剂配方能够得到熔接负荷≥160kg，明显高于对照试验使用纯水所测量的熔接负荷。加入本发明的AMS或水溶性AMS盐基添加剂能够为所使用的金属加工或成形含水配方提供极压性能。AMS和AMS的Na和K盐都能够达到最高的性能。

    实施例2

    表3表明，两种含有本发明水溶性AMS盐的含水润滑剂具有极压性能与抗腐蚀性能。这些组合物是用过量的氢氧化钠(NaOH)或单乙醇胺(MEA)中和AMS制备得到的。这种水溶性盐在水中重量浓度是5％；这些组合物是透明、稳定的，没有特别的气味。

    表3配方AMS，摩尔NaOH，摩尔MEA，摩尔熔接负荷，kg抗腐蚀评价81125-500好91-2200好

    本发明组合物8和9在4-滚珠EP试验时能够达到很高的熔接负荷。这些组合物具有良好的抗腐蚀性能。