材料加工新技术与新工艺-9-2
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● 聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是四氟乙烯(C2F4)的聚合体，是一种热塑性 塑料。
作为润滑剂使用，四氟乙烯只是单纯地使两种金属隔 离开பைடு நூலகம்，其摩擦系数随温度的变化如图9-16所示。由图中 司以看出，聚四氟乙烯只适合于较低温度下的成形过程。
● 氮化硼
作为润滑剂使用的氮化硼是白色的微细粉末，具有与 石墨类似的六方晶系层状结构，氮化硼在700℃以下时具 有良好的耐热性、化学稳定性以及绝缘性能。大气中，氮 化硼在900℃以下的摩擦系数为0.2，因而适合于用作高温 润滑剂。但氮化硼与钢铁材料的附着性能相对较差，在应 用上受到一定的限制。
⑦ 价格低廉、货源广 等温成形所选用的润滑剂应满足价格低廉、货源广的
要求，这是工业化生产所必须考虑的一个现实问题。
2. 等温成形常用润滑剂
模具润滑是等温成形工艺成败的关键因素之一。根据 镦粗试验估计，铝合金成形时所采用的各类润滑剂的摩擦 系数大致在0.06～0.24之间。而不使用润滑剂时的摩擦系 数为0.48左右。使用润滑剂可以改善金属流动特性，避免 粘模，减少成形件表面缺陷，并可使成形所需要的压力降 低。对于等温成形来说，通常变形速度较低，坯料与模具 接触时间较长，模具润滑显得格外重要。
● 玻璃
玻璃润滑剂是高熔点金属与合金等温成形常用的润 滑剂。
玻璃润滑剂只有在熔融状态才具有良好的润滑性能。 润滑剂保持最佳黏度的温度范围越宽，润滑效果越好。 黏度的变化与玻璃润滑剂的组成有关。玻璃润滑剂的成 分应含有SiO2、K2O、Na2O、A12O3、CaO、Li2O、B2O3、 BaO、MgO、PbO等氧化物。等温成形时的最佳黏度在 1.5×102～3×103Pa·s。
作为润滑剂使用，石墨在室温时的摩擦系数为0.11～ 0.19，摩擦系数随温度的变化如图9-16所示。
从图中可以看出，石 墨在538℃时，摩擦系数 急剧增大。这是由于在 538℃时与空气中的氧形 成了CO2并开始逸散，使 润滑性能降低的缘故。为 了防止石墨在538℃时的 氧化，可以加人氧化磷或 硼化物，则在300～700℃ 范围内，可保持良好的润 滑效果。
② 防止坯料氧化 良好的润滑剂可以降低甚至防止坯料在成形过程中和
成形前加热时的氧化现象，获得表面质量高的等温成形产 品。
③ 具有良好的绝热性能 为了减少热毛坯从加热炉中取出移到模具过程中的热
量消耗，所选用的润滑剂应具有良好的绝热性能。
④ 不与模具和坯料发生化学反应 在成形过程中和成形前加热时。润滑剂不能与模具和
玻璃润滑剂是由玻璃粉、稳定剂、固结剂以及水组 成的悬浮液。稳定剂一般采用黏土或膨润土；固结剂由 水玻璃、酪素胶或亚硫酸酒精糟组成。使用时，用水进 行稀释，1000g玻璃粉需加水400g。
目前等温成形使用的润滑剂还不像常温成形润滑剂那 样成熟，常用润滑剂的主要成分如表9-5所示，有石墨、 二硫化钼(MoS2)、聚四氟乙烯、氮化硼(BN)、氧化铅(PbO) 以及玻璃等。
● 石墨
石墨的润滑作用是由其六方晶系层状晶体结构决定 的。
在石墨晶体中，层与层之间碳原子的结合力较弱， 因而容易滑动。但是，处于同一平面层内的相邻碳原子 之间结合力较强，极难破坏，因而石墨的熔点很高，化 学性质也很稳定，几乎不受所有有机溶剂，腐蚀性化学 药品的侵蚀，还具有不受很多熔融金属或熔融玻璃浸滑 的特点。因此，石墨与水、溶剂、油脂、橡胶、树脂以 及某些金属混合时不会失去其原有的特性。
二硫化钼摩擦系数随 温度的变化如图9-16所示。 在约350℃以上时，有一部分 二硫化钼开始氧化成三氧化 钼(MoO3)，使摩擦系数增大。
在二硫化钼没有完全变成MoO3期间，仍保持一定的润 滑性能。MoO3在760℃开始蒸发，因此，在较高的温度 (400℃以上)，其润滑性能不如石墨。在二硫化钼中加人防 氧化剂氧化硼作为黏结剂，则在300～700℃范围内，挤压 碳钢、低合金钢以及不锈钢时，能够保持良好的润滑效果。 但是，高镍合金对硫的渗透是十分敏感的，在挤压时，即 使少量的硫也会引起晶间破坏。
石墨系列的润滑剂虽然操作上安全些，但残留 的润滑剂难以去除，且质点嵌人坯料表面会形成污点、 点蚀等，同时也会使工作条件恶化。为了去除成形件表 面上的石墨，可将成形件放人15％～20％铬酸和5％NaNO3 的水溶液中浸泡1～3min，或用喷砂法去除。
● 二硫化钼
二硫化钼在金属表面的 黏着强度比石墨高，是应用 比较广泛的润滑材料。二硫 化钼具有黑灰色美丽光泽， 与石墨一样具有六方晶系层 状结构。
● 氧化铅
氧化铅熔点888℃，在室温时比一般润滑剂的摩擦系 数高，在538℃以上时，摩擦系数低，润滑性能比较好。 在370～480℃时，氧化成Pb3O4，使润滑效果降低。在 538℃时，Pb3O4又变为PbO，使其润滑性能得到恢复，在 300～600℃温度范围内，摩擦系数为0.3～0.15。PbO虽然 具有较好的润滑性能，但有毒，在使用时应给予注意。
低熔点的铝合金和镁合金等温成形时所采用的润滑 剂的主要成分是石墨，也可以在胶体悬浮液中添加一些 有机的或无机的化合物，以获得更好的润滑效果。
石墨润滑剂的载体是矿物油或水。石墨与机油按1.5： l比例配成，可以在500~600℃温度下使用。但是油剂石 墨润滑剂容易燃烧或产生烟雾，所以通常采用胶体或半 胶体的水溶性石墨。
第9章 金属等温成形
§9.5等温成形时的润滑
1. 等温成形润滑剂的条件
等温成形用润滑剂应该满足以下要求： ① 具有良好的成膜性、保证产品易于出模
在整个变形过程中，所采用的润滑剂能在模具与 坯料之间形成连续的润滑薄膜，并具有较小的摩擦系 数，由此可以降低变形力，使坯料的变形更加均匀。 膜厚不一定相同，但需要起到分离模具与坯料表面的 作用，防止粘模现象的发生，保证产品易于出模，避 免模具损耗，提高产品表面质量。
坯料发生化学反应，否则会影响模具的使用寿命以及成形 件的表面质量和使用性能。
⑤ 易于涂敷和除去 为了适应机械化、自动化等温成形的要求，所选用的
润滑剂应具有易于涂敷和方便除去的特点。
⑥ 便于贮存及性能稳定 润滑剂在贮存与使用过程中，应具有性能稳定、无毒，
不受环境温度、氧化、微生物的影响，符合环保要求。
聚四氟乙烯是四氟乙烯(C2F4)的聚合体，是一种热塑性 塑料。
作为润滑剂使用，四氟乙烯只是单纯地使两种金属隔 离开பைடு நூலகம்，其摩擦系数随温度的变化如图9-16所示。由图中 司以看出，聚四氟乙烯只适合于较低温度下的成形过程。
● 氮化硼
作为润滑剂使用的氮化硼是白色的微细粉末，具有与 石墨类似的六方晶系层状结构，氮化硼在700℃以下时具 有良好的耐热性、化学稳定性以及绝缘性能。大气中，氮 化硼在900℃以下的摩擦系数为0.2，因而适合于用作高温 润滑剂。但氮化硼与钢铁材料的附着性能相对较差，在应 用上受到一定的限制。
⑦ 价格低廉、货源广 等温成形所选用的润滑剂应满足价格低廉、货源广的
要求，这是工业化生产所必须考虑的一个现实问题。
2. 等温成形常用润滑剂
模具润滑是等温成形工艺成败的关键因素之一。根据 镦粗试验估计，铝合金成形时所采用的各类润滑剂的摩擦 系数大致在0.06～0.24之间。而不使用润滑剂时的摩擦系 数为0.48左右。使用润滑剂可以改善金属流动特性，避免 粘模，减少成形件表面缺陷，并可使成形所需要的压力降 低。对于等温成形来说，通常变形速度较低，坯料与模具 接触时间较长，模具润滑显得格外重要。
● 玻璃
玻璃润滑剂是高熔点金属与合金等温成形常用的润 滑剂。
玻璃润滑剂只有在熔融状态才具有良好的润滑性能。 润滑剂保持最佳黏度的温度范围越宽，润滑效果越好。 黏度的变化与玻璃润滑剂的组成有关。玻璃润滑剂的成 分应含有SiO2、K2O、Na2O、A12O3、CaO、Li2O、B2O3、 BaO、MgO、PbO等氧化物。等温成形时的最佳黏度在 1.5×102～3×103Pa·s。
作为润滑剂使用，石墨在室温时的摩擦系数为0.11～ 0.19，摩擦系数随温度的变化如图9-16所示。
从图中可以看出，石 墨在538℃时，摩擦系数 急剧增大。这是由于在 538℃时与空气中的氧形 成了CO2并开始逸散，使 润滑性能降低的缘故。为 了防止石墨在538℃时的 氧化，可以加人氧化磷或 硼化物，则在300～700℃ 范围内，可保持良好的润 滑效果。
② 防止坯料氧化 良好的润滑剂可以降低甚至防止坯料在成形过程中和
成形前加热时的氧化现象，获得表面质量高的等温成形产 品。
③ 具有良好的绝热性能 为了减少热毛坯从加热炉中取出移到模具过程中的热
量消耗，所选用的润滑剂应具有良好的绝热性能。
④ 不与模具和坯料发生化学反应 在成形过程中和成形前加热时。润滑剂不能与模具和
玻璃润滑剂是由玻璃粉、稳定剂、固结剂以及水组 成的悬浮液。稳定剂一般采用黏土或膨润土；固结剂由 水玻璃、酪素胶或亚硫酸酒精糟组成。使用时，用水进 行稀释，1000g玻璃粉需加水400g。
目前等温成形使用的润滑剂还不像常温成形润滑剂那 样成熟，常用润滑剂的主要成分如表9-5所示，有石墨、 二硫化钼(MoS2)、聚四氟乙烯、氮化硼(BN)、氧化铅(PbO) 以及玻璃等。
● 石墨
石墨的润滑作用是由其六方晶系层状晶体结构决定 的。
在石墨晶体中，层与层之间碳原子的结合力较弱， 因而容易滑动。但是，处于同一平面层内的相邻碳原子 之间结合力较强，极难破坏，因而石墨的熔点很高，化 学性质也很稳定，几乎不受所有有机溶剂，腐蚀性化学 药品的侵蚀，还具有不受很多熔融金属或熔融玻璃浸滑 的特点。因此，石墨与水、溶剂、油脂、橡胶、树脂以 及某些金属混合时不会失去其原有的特性。
二硫化钼摩擦系数随 温度的变化如图9-16所示。 在约350℃以上时，有一部分 二硫化钼开始氧化成三氧化 钼(MoO3)，使摩擦系数增大。
在二硫化钼没有完全变成MoO3期间，仍保持一定的润 滑性能。MoO3在760℃开始蒸发，因此，在较高的温度 (400℃以上)，其润滑性能不如石墨。在二硫化钼中加人防 氧化剂氧化硼作为黏结剂，则在300～700℃范围内，挤压 碳钢、低合金钢以及不锈钢时，能够保持良好的润滑效果。 但是，高镍合金对硫的渗透是十分敏感的，在挤压时，即 使少量的硫也会引起晶间破坏。
石墨系列的润滑剂虽然操作上安全些，但残留 的润滑剂难以去除，且质点嵌人坯料表面会形成污点、 点蚀等，同时也会使工作条件恶化。为了去除成形件表 面上的石墨，可将成形件放人15％～20％铬酸和5％NaNO3 的水溶液中浸泡1～3min，或用喷砂法去除。
● 二硫化钼
二硫化钼在金属表面的 黏着强度比石墨高，是应用 比较广泛的润滑材料。二硫 化钼具有黑灰色美丽光泽， 与石墨一样具有六方晶系层 状结构。
● 氧化铅
氧化铅熔点888℃，在室温时比一般润滑剂的摩擦系 数高，在538℃以上时，摩擦系数低，润滑性能比较好。 在370～480℃时，氧化成Pb3O4，使润滑效果降低。在 538℃时，Pb3O4又变为PbO，使其润滑性能得到恢复，在 300～600℃温度范围内，摩擦系数为0.3～0.15。PbO虽然 具有较好的润滑性能，但有毒，在使用时应给予注意。
低熔点的铝合金和镁合金等温成形时所采用的润滑 剂的主要成分是石墨，也可以在胶体悬浮液中添加一些 有机的或无机的化合物，以获得更好的润滑效果。
石墨润滑剂的载体是矿物油或水。石墨与机油按1.5： l比例配成，可以在500~600℃温度下使用。但是油剂石 墨润滑剂容易燃烧或产生烟雾，所以通常采用胶体或半 胶体的水溶性石墨。
第9章 金属等温成形
§9.5等温成形时的润滑
1. 等温成形润滑剂的条件
等温成形用润滑剂应该满足以下要求： ① 具有良好的成膜性、保证产品易于出模
在整个变形过程中，所采用的润滑剂能在模具与 坯料之间形成连续的润滑薄膜，并具有较小的摩擦系 数，由此可以降低变形力，使坯料的变形更加均匀。 膜厚不一定相同，但需要起到分离模具与坯料表面的 作用，防止粘模现象的发生，保证产品易于出模，避 免模具损耗，提高产品表面质量。
坯料发生化学反应，否则会影响模具的使用寿命以及成形 件的表面质量和使用性能。
⑤ 易于涂敷和除去 为了适应机械化、自动化等温成形的要求，所选用的
润滑剂应具有易于涂敷和方便除去的特点。
⑥ 便于贮存及性能稳定 润滑剂在贮存与使用过程中，应具有性能稳定、无毒，
不受环境温度、氧化、微生物的影响，符合环保要求。