CN101508854B - 一种超高强度钢板热冲压件高温抗氧化润滑涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高强度钢板热冲压件高温防氧化润滑涂料，包含以下主要成分：碳纳米管，一氮化四硼粉末，离子液体，铝粉，镁粉，聚二甲基硅氧烷。本发明所述涂料以纳米粒子和离子液体为原料，利用凝胶工艺研制出一种在高温下性能稳定的粘结剂，能有效防止板材氧化，涂料与基体结合性良好，成形后不脱落，添加了固体润滑剂，改善了板材的摩擦性能，提高板材的成形性能，通过金属颗粒的添加，提高涂料的导热性、导电性以及耐腐蚀性，板材成形后不需要进行后续的去氧化皮及防锈处理，可应用于直接热冲压成形工艺和间接热冲压成形工艺。

Description

一种超高强度钢板热冲压件高温抗氧化润滑涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别地，其用于热冲压成形超高强度钢板抗高温氧化，而且能够提高板材摩擦性能的涂料，属于热冲压成形技术领域和涂料技术领域。

背景技术

热冲压成形是一项专门用于制造超高强钢冲压件的技术，通过这种方法制得的零件，具有超高的强度，良好的尺寸精度，应用于汽车制造领域，可以提高汽车的碰撞安全性能，减轻车身重量，符合节能环保的要求，近年来受到广泛的关注。

高温板材的氧化问题是困扰热冲压成形技术的一个难题。虽然板材是在气体保护的氛围下加热，但是，在从加热炉转移到热成形模具的过程中，高温下的板材与空气接触，表面会形成一层氧化皮，该氧化皮负面影响极大，在冲压时容易脱落，附着在模具表面，必须及时清除，否则会影响生产的连续性；而附着在成形件表面的氧化皮，由于与零件基体的结合性差，在进行喷涂等提高零件耐锈性的处理之前必须通过喷丸等方法除去，这就增加了成产成本，而且使生产周期延长；氧化皮硬度较高，有可能划伤模具表面。

为了解决这个问题，人们提出了在板材表面涂敷一层保护层的方法。目前应用较为广泛的方法是在板材的表面镀一保护涂层，利用涂层材料与基体之间形成的固溶相保护基体金属不被氧化。这种方法在防止板材金属氧化方面取得了一定的效果，但是，由于工艺的限制，这种方法目前只能应用于直接热冲压成形工艺，生产形状较为简单的零件。

涂料是防止板材高温氧化的一种经济有效的方法，能够避免钢铁发生氧化，而且不受预成形件复杂形状或尺寸的限制，工艺简单，操作方便，经济性好。目前，国内研制出几种耐高温氧化的涂料，但是由于自身的特点都不适合热冲压成形工艺。

离子液体多指在低于100摄氏度时呈液体状态的熔盐，挥发性低，热稳定性高，不可燃，使用方便等优点，是传统挥发性溶剂的理想替代品，它有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，为名副其实的环境友好型绿色溶剂。

对于超高强度钢板热冲压件涂料，必须满足以下要求：第一，具有良好的高温防氧化性能；第二，在高温下成形性能良好；第三，成形淬火后不脱落在模具中，保证生产的连续性；第四，热成形后导电性能良好，满足点焊要求。

目前应用于热冲压成形的涂料无法满足以上要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高强度钢板热冲压件高温抗氧化润滑涂料，以纳米粒子和离子液体为原料，利用凝胶工艺研制出一种在高温下性能稳定的粘结剂，结合固体润滑颗粒和铝、镁金属颗粒等，解决以上问题。

本发明的目的通过如下方式实现：

本发明所述涂料包含以下主要成分(按质量分数)：

碳纳米管5-15％，离子液体30-40％，铝粉15-25％，镁粉30-35％，固体润滑剂10-15％，牺牲性有机物5-10％，分散剂1-2％。

所述离子液体为烷基咪唑四氟硼酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐。

所述固体润滑剂为一氮化四硼粉末，选用一氮化四硼的原因在于其耐高温，熔点高达2350℃。

所述铝粉颗粒尺寸小于3μm。

所述镁粉颗粒尺寸小于3μm。

所述分散剂为聚二甲基硅氧烷。

所述牺牲性有机物在涂料中的作用是，当板材被加热到高温后，此牺牲性有机物首先与氧气反应，通过自身的烧毁保护涂料中的金属颗粒，保证涂料在热冲压成形之后仍具有良好的导电性，本发明所选用的牺牲性有机物为1，5环辛二烯的多聚体，化学式为(C₈H₁₂)_n，分子量在3000-9000之间。

本发明的涂敷方法是现将热冲压成形硼合金板材在60℃温度下的碱洗装置中清洗，然后水洗、烘干，进行除油除锈处理，之后用喷枪将配好的涂料喷涂在板材的表面，喷涂厚度为5-7μm，在300℃下固化4-6min，冷却后即可使用。喷涂后的板材在被加热到880-900℃之后，涂料会在基体内形成一层30μm左右深度的涂层影响区，在板材表面形成一层保护层，防止板材氧化；固体润滑剂的添加减小了板材与模具之间的摩擦，有利于成形；因为添加了牺牲性有机物，有效的保护了金属颗粒不被氧化，保证了涂层的导电性；镁粉的添加使涂层具有很好的耐蚀性，而且所述涂料与板材基体结合性很好，因此在成形之后不需要进行后续的去氧化皮和喷涂处理。离子液体的使用减小了有害气体的挥发，符合环保的要求。

具体实施方式

实施例1：

碳纳米管5g，一氮化四硼12g，铝粉18g，镁粉30g，聚二甲基硅氧烷2g，1，5环辛二烯的多聚体8g，离子液体(烷基咪唑四氟硼酸盐)35g，将以上原料搅拌混合。

实施例2：

碳纳米管7g，一氮化四硼10g，铝粉20g，镁粉32g，聚二甲基硅氧烷5g，1，5环辛二烯的多聚体10g，离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐)30g。

实施例3：

碳纳米管3g，一氮化四硼8g，铝粉10g，镁粉16g，聚二甲基硅氧烷0.5g，1，5环辛二烯的多聚体5g，离子液体(烷基咪唑四氟硼酸盐)20g。

Claims (1)

1.一种基于离子液体的高温抗氧化润滑涂料，其特征在于：涂料包含以下重量百分含量的组分：碳纳米管5-15％，离子液体30-40％，铝粉15-25％，镁粉30-35％，固体润滑剂10-15％，牺牲性有机物5-10％，分散剂1-2％，其中离子液体为烷基咪唑四氟硼酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、固体润滑剂为一氮化四硼粉末、牺牲性有机物为1，5环辛二烯的多聚体，分散剂为聚二甲基硅氧烷，所有组分含量百分数之和为100％。