拉拔用润滑剂

一、拉拔润滑剂性能要求

通常拉拔润滑剂应满足如下要求：

（1）使拉拔材料、模具及钢芯间的摩擦力减小，并使拉拔材料断面每次减小率或拉拔增长率提高，要求拉拔油黏度适当，一般根据拉拔具体条件，选用40℃时黏度9～74.8mm²/s的挤压润滑油；

（2）满足高速拉拔的要求，并防止金属烧结、熔粘或抓结；

（3）使抗变形性高的材料易于拉拔，并防止金属过热；

（4）保证功率传达作用和液压作用，在拉模和拉拔件间起液体介质作用；

（5）使拉拔产品的表面光洁程度和规格精度提高；

（6）减少拉拔工具和拉模的磨损并防止损伤；

（7）拉拔后易于从拉拔产品表面上除掉，并对产品热处理和退火质量无不良影响；

（8）长期贮存或使用中变质慢，对人员无毒无害无恶臭。

二、拉拔润滑剂的分类

拉拔润滑剂分为干式润滑剂、湿式润滑剂和油性润滑剂三大类，它们的形状、性质和使用条件各不相同，如表1所示。

表1拉拔润滑剂的分类和应用

类别	外观形状	适用金属	使用方法
干式润滑剂	粉末状	软钢、硬钢、不锈钢等	全部放进模具箱
湿式润滑剂	膏状或油状	铜和铜合金、软钢、硬钢和非镀铁、钢丝等	掺水乳化后作润滑液，以循环方式加入模具中，或将模具浸渍在润滑液体中
油性润滑剂	油状	铅、不锈钢、其他	放入模具箱内或用循环方式放入模具中

（1）干式润滑剂 干式润滑剂为粉末状，使用时不与水或油调合，而是直接送到润滑面上。在拉拔过程中干式润滑剂在压力和热的作用下软化，由粉末变成流动性的润滑膜黏附和铺展在金属表面起润滑作用。和湿式润滑剂相比，冷却效果差，所以常辅以机械方法进行冷却。最早使用的干式润滑剂是石灰皂液，其中硬脂酸钙、硬脂酸钡等金属皂是润滑剂。它由油脂、脂肪酸、水和石灰在一定条件下反应制得，制备工艺不同，所得润滑剂的性能也不同。一般石灰用量占干式润滑剂总量的45％左右。石灰本身无润滑作用，但它可调节金属皂的软化点和作为金属皂的载体。近年来随着拉拔速度大幅度提高，为提高润滑效果在干式润滑剂中加入滑石粉、二氧化钛、石墨、二硫化钼等固体润滑剂和含硫的极压添加剂。

（2）湿式润滑剂 湿式润滑剂是膏状或油状润滑剂，其主要成分有牛油、菜籽油、豆油等动植物油；锭子油、机械油等矿物油；脂肪酸金属皂、蜡等油性剂；一些含有S、P、C1、B等元素的极压剂及表面活性剂等。使用时将润滑剂掺水，制成均一的液体。水基拉拔油剂具有冷却性好，价廉和安全等优点。其缺点是润滑性能较差，容易变质发臭，因而使用受到一定限制。小直径（2.0mm以下）的金属丝大都是湿式拉拔的，如光面钢丝、镀铜、镀锌等镀层钢丝、铜丝等，其工艺特点是金属丝及模具浸泡在水基润滑剂中完成。水基润滑剂大都是一些偏碱性的由多种化学品组成的混合物，pH值是其一个重要属性，pH值的高低反映润滑剂的状态及内在性质，对使用性能如防腐性、防锈性、润滑性、抑菌性等影响很大，pH值小于7乳液即遭破坏，失去润滑性。因此生产中应严格加以控制，以使其处于最佳状态。大部分润滑剂常使用脂肪酸皂作乳化剂，其在拉拔铜丝、镀铜、镀锌钢丝时，常因铜、锌金属的溶解而生成脂肪酸的铜、锌皂沉淀，从而因生成游离碱使pH值逐步升高，维持润滑剂稳定。因此，从润滑剂的研制角度考虑，应生产出耐酸、碱侵蚀的较稳定的润滑剂。其主要措施有：乳化剂采用在酸、碱中均有表面活性的非离子表面活性剂，润滑、极压组分采用硬脂酰胺、MCA等超细固体稳定化合物，添加具有能较大吸收残酸的耐酸化合物等，以使整个润滑体系具有一定的酸、碱缓冲能力。

某拉拔润滑剂的配方如下，可用于*****钢丝、电缆线等的拉拔，具有清洗、润滑和防锈等作用。

组分（质量分数） 组分（质量分数）

轻质润滑油 （40℃，29.9 石油磺酸钠25

10～15mm²/s） 磺化油43

苯并三氮唑 0.1 三乙醇胺2

（3）油性润滑剂 油性润滑剂是以矿物油为主要成分的润滑剂。根据需要配成不同黏度，黏度越高则润滑性能越好。但用低黏度油配制的乳液润滑时，制品退火后表面光泽稍好。油性润滑剂在拉拔线材时的润滑性和表面性质介于干式润滑剂和湿式润滑剂之间。精细拉拔线材上允许附着油性物质，表面能显示出光泽。拉拔铝、铜的中、细线材时常用油性润滑剂，但镀铝细线则宜用干式润滑剂拉拔。拉拔不锈钢中、细线亦常用油性润滑剂，粗线则用干式润滑剂。几种油性润滑剂的组成及性能如表2所示。

表2油性润滑剂的组成及性能

组分	组分分类	含量/％
		1号	2号	3号
基础油	菜籽油 油酸 机油	20	10	5 5
含硫化合物	含30％硫磺的菜籽油和烯烃（C9）化合物	70		30
	含28％（质量）硫磺的油酸-油醇的酯化物和烯烃 （C9）化合物		80	30
磷系极压剂	磷酸三甲苯酯			20
增稠剂	聚甲基丙烯酸酯 聚异丁烯酸酯	10	10	10
组分中硫含量（质量）/％ 黏度（20℃）/（mm^2/s）	21.0 1450	22.4 380	17.4 1340

三、拉拔润滑剂的应用

一般拉拔软钢、铜、铝及其合金时，直接用拉拔润滑剂。但拉拔硬质合金钢、不锈钢、钛、锆等材料时，则需先行造膜。

（1）棒材、线材拉拔用润滑剂

①钢的拉拔润滑 钢丝拉拔时，由于存在易粘膜的危险，常常采用干膜润滑作为初始防护层。低中碳钢丝拉拔用干拉法，润滑剂用石灰或硼砂，也可以使用一般拉拔油。硼砂在高湿度情况下会回复结晶状态，但中等湿度时具有良好的防腐蚀性能。如果拉丝以后不需要清除，最好用硬脂酸钙作润滑剂。硬脂酸钙也常于硬脂酸钠、石灰一起用于软钢和中碳钢的拉拔。需经退火处理的，必须在退火前残渣清除，否则在热处理时，残渣转变成炭化沉积物，部分沉积在金属表面上，影响拉制品质量。

②铝和铝合金的拉拔润滑 铝和不锈钢相似，表面有一层易碎的氧化膜，但比不锈钢好拉得多。铝和铝合金带材及棒材拉拔，常用钙基润滑脂和10％～30％动植物油及皂组成的润滑剂。近年来也较多使用合成酯类油代替动植物油。其加入量依合金的种类、拉拔尺寸及速度而定。一般拉拔软金属时，要用含脂肪油或酯油的润滑剂，以防粘膜、烧结等不利情况的发生。

铝线拉拔，一般可由直径10mm的铝棒拉拔成铝线，此时用40℃黏度为19.8～110 mm²/s的润滑油，喷在拉模和铝棒上。所用润滑油的黏度大小是依拉拔铝线的尺寸，拉拔速度（最高到1500m/min），拉拔直径减小比和要求的粗糙度而定。如拉拔5～10mm直径铝线时，一般用50℃黏度为100～250 mm²/s的混合脂肪润滑油在50～65℃下循环使用；拉拔2～5mm直径铝线，用50℃黏度为30～50 mm²/s的混合脂肪润滑油；拉拔2mm以下的细铝线，用50℃黏度为10 mm²/s左右的混合脂肪润滑油；铝线精拉用40℃时黏度为1～55 mm²/s混脂润滑油。混脂主要包括脂肪酸及脂肪酸酯和乙烯基硬脂酸钠、烯烃丙烯酸酯等。也有使用乳化液和乳化油膏润滑的，不过使用范围不大，使用时必须注意防止白色锈斑的产生。拉拔铝及其合金使用的一些皂粉混合物的配方如下。

配方1

组分（质量分数） 组分（质量分数）

高速机油 10～15 氯代链烷烃 3～4

润滑脂 80.8～86.8 三乙醇胺 0.2

（TOCT1631－61）

配方2

组分（质量分数） 组分（质量分数）

煤油 65 油酸 7.8

硬脂酸钙 20.7 三乙醇胺（均为体积 6.5

百分比）

配方3

组分（质量分数） 组分（质量分数）

变压器油 80～95 油酸 5～20

配方4

组分（质量分数） 组分（质量分数）

锭子油 5 硫华 0.15

油酸 3 三乙醇胺 0.5

适用于中等拉拔和细拉拔。

③铜和铜合金的拉拔润滑 铜和铜合金的拉拔润滑剂的选择受拉拔速度、棒的直径及模具等诸多因素的影响。一般来说，在低速拉拔棒材时使用润滑脂或高黏度润滑油，但不能含活性硫添加剂，因其易使铜表面变色。如拉拔直径在9mm以上棒材时，可使用加有5％菜籽油和油酸的40℃黏度为100 mm²/s的润滑油，也可用5％～6％脂肪皂的乳化液。棒材直径9mm以下，可使用含油酸钠、硬脂酸钠等的5％～10％的水基润滑液，或含皂基脂肪3％的乳化液（保持50～60℃）。拉拔直径0.6mm以下的铜丝时，可用加入脂肪和乳化剂的发酵酜糖，而含水97%左右的皂液使用最广。

对于高速拉拔，几乎广泛使用水基润滑剂，高皂/低脂肪乳化液（游离脂肪含量小于1％）属阴离子型乳化液。但当水质较硬和有铜粉存在时，因会形成铜皂而受破坏。掺合非离子型乳化剂，可增加乳化液的稳定性。乳化液pH值一般应保持在8～9.5。有时为进一步提高加工质量，可加入适量的极压添加剂。

近年发展的高速拉丝生产线，对润滑液提出更高的要求，如要求适宜的润滑性，以减少磨损，有助于模具寿命的提高；具有良好的清洗性，以避免铜粉粘在模具周围而造成磨损；要有良好的冷却效果和较长的使用周期，从而保证拉丝质量和高的生产效率。目前，开发具有上述良好综合性能的高速拉丝润滑冷却剂，是进一步提高拉丝技术所迫切要求的。

2）管材拉拔用润滑剂 钢管的拉拔，一般先将坯管进行酸洗以除去氧化皮，然后经磷化-皂化表面预处理，使形成的润滑膜能满足拉拔工艺的要求，良好的润滑状态对管材质量、模具寿命及生产效率都有很大影响。无缝钢管是采用穿孔热轧工艺生产的，穿孔的中芯棒需用润滑剂润滑，使用的润滑剂主要成分有石墨、金属粉、油脂、添加剂和水。管径在40mm以下的不锈钢管采用冷拔加工，使用石灰粉拌和的润滑脂润滑，冷拔前抹于钢管外壁，烘干后进行冷拔。

铝管冷拔一般用100℃黏度为27～32 mm²/s的高黏度润滑油或聚异丁烯油，有时还要加入适量（约10％～30％）的油性抗磨剂、极压抗磨剂和抗氧化剂。高速拉拔小直径铝管时，用100℃黏度为10 mm²/s左右的添加有摩擦缓和剂和耐负荷剂的润滑油。实践证明二硫磷酸锌酯具有以上两种性能。拉拔时将润滑剂喷涂在拉模和空心轴及球体上。拉拔后的材料需要用溶剂冲洗除去油污。100℃黏度为200 mm²/s的聚异丁烯，由于在使用中高温分解为气体，而使油污现象大大减少，并可免除溶剂清洗的麻烦，因为得到了广泛的应用。一般拉拔铝管的粗糙度受润滑油的黏度、拉拔速度和模具几何体等因素的影响。为保持铝管光亮，应使用100℃时黏度为7～8 mm²/s的低黏度油。铝管拉拔也可用石蜡润滑剂，就是把管坯料浸入溶剂稀释的石蜡溶液或乳化液中，浸泡后进行拉拔。这样可连续三次拉拔而不必再涂润滑剂，而且用石蜡润滑拉拔的铝管清洁。

铜管拉拔有直线拉伸和圆盘拉伸两种工艺。圆盘拉伸具有拉料长、速度高（可达1200m/min）的优点，而对润滑剂的要求也高，如电冰箱用的制冷铜管要求内外表面清洁度均好。如果润滑油含残碳多，在退火处理时，就会出现铜表面发黑的现象。铜管拉拔早期多使用矿物油或植物油为主的油基润滑剂，但存在污染环境易产生油斑等缺点，目前多使用水基润滑剂。以脂肪酸皂为主要成分的水基润滑剂有较好的综合性能，得到广泛应用。在铜及铜合金的拉拔过程中，预先将管料浸入由皂和动植物油组成的水基润滑剂中，管料和心轴周围用含5％～10％的皂基动植物油的水基混合液润滑。

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