CN113070356B - 一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铜合金加工技术领域，针对无酸洗工艺能够很好的去除线材表面的氧化皮成本高的问题，提供一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，黄铜合金线材首先经过油槽，再经过模具安装装置中的延伸模和扒皮模，然后通过立式拉丝机的盘元，进入另一个模具安装装置的延伸模，最后经过倒立式拉丝机出成品。本发明通过延伸—扒皮—延伸或者延伸—扒皮—扒皮—延伸的流水线型操作达到去除氧化层的方法，减少酸洗操作过程，降低了生产成本，环境友好。

Description

一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法
技术领域
本发明涉及铜合金加工技术领域，尤其是涉及一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法。
背景技术
黄铜合金线材退火结束后，表面有一层黑色的氧化层，传统的方法是使用酸洗液处理氧化层。例如专利CN105369057B公开了一种耐蚀耐磨多元镍黄铜合金及其制备和加工方法，通过熔炼及铸造、初轧、一次中间退火、酸洗、中轧、二次中间退火、酸洗、精轧、低温退火处理等加工处理后得到该材料，该发明铜合金的抗拉强度σb为500-700MPa，维氏硬度为HV150-185，在模拟海水试验中的腐蚀速率为0.012-0.015mm/a，质量磨损量为0.65-0.8mg，可以广泛的应用于船舶用零件，蒸汽及水管等铜基零部件，但是酸洗容易造成环境的污染以及对人体的伤害，同时在酸洗过程中容易使金属表面产生蚀坑，酸溶液浓度过大还能导致黄铜合金线材表面粗糙。在我们使用酸洗的时候必须控制酸洗的时间、浓度，还要添加适当的抑制剂，不定时的更换酸溶液，然而过程不易控制，因此，无酸洗装置及工艺的发明可以很好的解决上述存在的问题。
无酸洗工艺能够很好的去除线材表面的氧化皮以及锈蚀物，同时使产品的质量得到显著的提高。现有的无酸洗除锈技术主要有除锈抛光机、剥壳除锈机、砂带除锈机等物理除锈方法，然而这些设备成本较高，除锈的效果也不是十分理想，仍然存在着许多不足，例如砂带除锈机，砂带机是利用砂带对产品进行打磨，从而除去表面的氧化皮。砂带是易损耗件，使用寿命短，特别是阴雨天，由于空气湿度大，导致砂带纸和线材潮湿，砂带更易损耗。所以需要经常更换砂带，同时还需要调整砂带，使其张力符合要求，大大的降低了工作效率。砂带机在工作时，除锈不全面，有残留氧化层未完全去除，影响产品质量以及后续的加工。据此需要一种理想的除氧化层方法。
发明内容
本发明为了克服无酸洗工艺能够很好的去除线材表面的氧化皮成本高的问题，提供一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，通过延伸—扒皮—延伸或者延伸—扒皮—扒皮—延伸的流水线型操作达到去除氧化层的方法，减少酸洗操作过程，降低了生产成本，环境友好。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，黄铜合金线材首先经过油槽，再经过模具安装装置中的延伸模和扒皮模，然后通过立式拉丝机的盘元，进入另一个模具安装装置的延伸模，最后经过倒立式拉丝机出成品。线材经过油槽润滑再进行延伸、扒皮可以提高模具的使用寿命，同时实现黄铜合金线材的细晶强化。本方法将油槽与模具安装装置相连，提高了润滑的效果，在设备工作时，经过该组合装置可以一次性生产出成品且质量、精度得到了大大的提高，该装置通过扒皮代替酸洗去除氧化层，减少了一个生产道次与酸洗的过程，大大的降低了生产成本、酸洗与人员的费用，经过实践证明日产量由4吨提高到5吨多，日产效率提高了20-30％，工效提升35-55％，模具消耗降低，生产速度加快。
作为优选，所述模具安装装置中扒皮模的数量为一个或两个。
作为优选，所述模具安装装置由钨钢制作而成。模具安装装置需要对黄铜合金线材进行扒皮和延伸处理，对耐磨性要求高。钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，使用寿命长。
作为优选，所述扒皮模的扒皮工艺为将黄铜合金线材表面1-3mm拔除。扒皮可以代替酸洗步骤除去黄铜线材表面的氧化层。
作为优选，所述立式拉丝机采用无极变速机构调节收线速度。
作为优选，所述油槽中装有润滑油，润滑油的组分包括：按质量份数计，太古油40-60份、水10-20份、极压添加剂1-3份、抗乳化剂3-5份、粘指剂7-9份、消泡剂1-3份、氢氧化钙8-10份。太古油相比于普通的基础油具有更优良的渗透性能，可以快速渗透以卷走铁锈及其它杂物。本发明需要对黄铜进行扒皮处理，所以添加了极压添加剂，极压添加剂在摩擦与高温下发生分解，可与金属反应生成剪切应力和炼点都比纯金属低的化合物，从而防止接触表面咬合和辉接，使金属表面得到有效保护。
作为进一步优选，所述太古油经过改性处理，处理步骤为，
(1)太古油环氧化：将太古油和醋酸混合，搅拌并升温至50-60℃，逐滴加入双氧水和磷酸组成的混合液，滴加完毕后升温至60-70℃，反应完毕后经碱洗、水洗、减压蒸馏，得到环氧化太古油；
(2)接枝原花青素：将原花青素和DMC催化剂按摩尔比100:(0.5-1)加入乙醇水溶液中，搅拌、加热条件下滴加环氧化太古油至反应完毕，反应过程中温度保持在70-90℃，反应结束后除溶剂，真空干燥得到改性太古油。
原花青素含有大量酚羟基，是高效的天然抗氧化剂，可以提取自松树皮，来源丰富。但是因为太古油粘度较大、而且润滑油中添加的物质较多，原花青素直接添加到润滑油中不易分散，抗氧化效果有限，所以发明人通过化学反应将原花青素接枝到太古油分子结构中。原花青素和太古油无法直接发生反应，但是太古油中有活性官能团碳碳双键，所以先将其环氧化，具体为在H+存在下，有机酸被过氧化氢预氧化为过氧化有机酸，过氧化有机酸再与太古油中的不饱和双键反应，生成环氧化太古油，再开环，可以与原花青素的羟基连接，将原花青素接枝到太古油分子链上。改性的太古油在保持自身优良性能的同时，还具有了抗氧化性能，可以防止扒皮后的黄铜合金被氧化；而且原花青素是强有力的金属螯合剂，可螯合金属离子，在黄铜合金外表形成惰性化合物，使黄铜合金表面得到进一步保护。
作为更进一步优选，原花青素为二～五聚体的低聚原花青素，乙醇水溶液的质量浓度为50-70％，原花青素在溶液中的质量浓度为10-20％。
作为优选，所述润滑油的制备方法为：将太古油、水、极压添加剂、抗乳化剂、消泡剂、氢氧化钙按质量份数混合，加热至100-120℃，搅拌10-30min后冷却至50-70℃，加入粘指剂，搅拌5-10min，过滤，得润滑油。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)本发明通过扒皮代替酸洗去除氧化层，减少了一个生产道次与酸洗的过程，大大的降低了生产成本、酸洗与人员的费用，经过实践证明日产量由4吨提高到5吨多，日产效率提高了20-30％，工效提升35-55％，模具消耗降低，生产速度加快；(2)将油槽与模具安装装置相连，提高了润滑的效果，黄铜合金线材经过油槽润滑再进行延伸、扒皮可以提高模具的使用寿命，同时实现黄铜合金线材的细晶强化；(3)太古油经过原花青素改性，使得润滑油在保持自身优良性能的同时，还具有了抗氧化性能，可以防止扒皮后的黄铜合金被氧化；而且原花青素是强有力的金属螯合剂，可螯合金属离子，在黄铜合金外表形成惰性化合物，使黄铜合金表面得到进一步保护。
附图说明
图1是本发明使用的设备结构图。
图中，1—油槽；2—除烟除尘装置；3—模具安装装置一；4—立式拉丝机；5—模具安装装置二；6—倒立式拉丝机。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本方法所用设备的结构如图1所示，工作台上从右到左依次为模具安装装置一3、立式拉丝机转盘4、模具安装装置二5和倒立式拉丝机转盘6，其中模具安装装置一3上设有油槽1和除烟除尘装置2，油槽1中装有润滑油，除烟除尘装置2用于吸收烟尘，确保生产环境安全环保。立式拉丝机采用无极变速机构调节收线速度模具。安装装置一3中有一个或两个扒皮模，还有一个延伸模，模具安装装置二5中有一个延伸模。模具安装装置一3和模具安装装置二5由钨钢制作而成。
实施例1
一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，黄铜合金线材首先经过油槽，油槽中装有市购BPL渗透润滑油，再经过模具安装装置中的延伸模和扒皮模，扒皮工艺为将黄铜合金线材表面1-3mm拔除，然后通过立式拉丝机的盘元，进入另一个模具安装装置的延伸模，最后经过倒立式拉丝机出成品。
本方法将油槽与模具安装装置相连，提高了润滑的效果，在设备工作时，经过该组合装置可以一次性生产出成品且质量、精度得到了大大的提高，通过延伸—扒皮—延伸或者延伸—扒皮—扒皮—延伸的流水线型操作达到去除氧化层的方法，减少酸洗操作过程，减少了一个生产道次与酸洗的过程，降低了生产成本、酸洗与人员的费用，经过实践证明日产量由4吨提高到5吨多，日产效率提高了20-30％，工效提升35-55％，模具消耗降低、生产速度加快。
实施例2
与实施例1的区别在于润滑油，本实施例中润滑油的制备方法为：按质量份数计，太古油50份、水15份、极压添加剂2份、抗乳化剂4份、粘指剂8份、消泡剂2份、氢氧化钙9份，加热至110℃，搅拌20min后冷却至60℃，加入粘指剂，搅拌8min，过滤，得润滑油。
实施例3
与实施例2的区别在于太古油，本实施例中太古油经过改性处理，处理步骤为，
(1)太古油环氧化：在烧瓶中加入50g太古油和1g醋酸，搅拌并升温至40℃，逐滴加入3.6g的30％双氧水和0.8g的磷酸组成的混合液，滴加完毕后升温至60℃，反应完毕后经碱洗、水洗至中性、0.08MPa下减压蒸馏，得到环氧化太古油；
(2)接枝原花青素：将三聚体的低聚原花青素和DMC催化剂按摩尔比100:0.6加入60wt％乙醇水溶液中，原花青素在溶液中的质量浓度为15％，搅拌、加热条件下滴加环氧化太古油至反应完毕，反应过程中温度保持在80℃，反应结束后除溶剂，真空干燥得到改性太古油。
对比例1
与实施例1的区别在于润滑油，本对比例中润滑油的制备方法为：按质量份数计，太古油50份、水15份、极压添加剂2份、抗乳化剂4份、粘指剂8份、消泡剂2份、氢氧化钙9份、三聚体的低聚原花青素2份，加热至110℃，搅拌20min后冷却至60℃，加入粘指剂，搅拌8min，过滤，得润滑油。
性能测试
为了验证本发明改性后的润滑油具有优良的抗氧化性，截取同样形状、质量的各实施例、对比例中的黄铜制品，同时在700℃温度下氧化加热2h，采用增重法评价其抗氧化性能。结果为实施例1-3分别增重了0.021g、0.020g、0.011g，对比例1增长0.015g说明本发明利用原花青素对太古油进行改性后，用于处理黄铜合金线材，可以显著增加其抗氧化性能，而且相比于对比例1直接在太古油中加入原花青素，抗氧化性能更佳。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，黄铜合金线材首先经过油槽，再经过模具安装装置中的延伸模和扒皮模，然后通过立式拉丝机的盘元，进入另一个模具安装装置的延伸模，最后经过倒立式拉丝机出成品；
所述油槽中装有润滑油，润滑油的组分包括：按质量份数计，太古油40-60份、水10-20份、极压添加剂1-3份、抗乳化剂3-5份、粘指剂7-9份、消泡剂1-3份、氢氧化钙8-10份；
所述太古油经过改性处理，处理步骤为，
（1）太古油环氧化：将太古油和醋酸混合，搅拌并升温至50-60 ℃，逐滴加入双氧水和磷酸组成的混合液，滴加完毕后升温至60-70 ℃，反应完毕后经碱洗、水洗、减压蒸馏，得到环氧化太古油；
（2）接枝原花青素：将原花青素和DMC催化剂按摩尔比100:(0.5-1)加入乙醇水溶液中，搅拌、加热条件下滴加环氧化太古油至反应完毕，反应过程中温度保持在70-90 ℃，反应结束后除溶剂，真空干燥得到改性太古油。
2.根据权利要求1所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，所述模具安装装置中扒皮模的数量为一个或两个。
3.根据权利要求1或2所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，所述模具安装装置由钨钢制作而成。
4.根据权利要求1所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，所述扒皮模的扒皮工艺为将黄铜合金线材表面1-3 mm拔除。
5.根据权利要求1所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，所述立式拉丝机采用无极变速机构调节收线速度。
6.根据权利要求1所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，原花青素为二~五聚体的低聚原花青素，乙醇水溶液的质量浓度为50-70%，原花青素在溶液中的质量浓度为10-20%。
7.根据权利要求1或6所述的一种黄铜合金线材无酸洗去除氧化层的方法，其特征在于，所述润滑油的制备方法为：将太古油、水、极压添加剂、抗乳化剂、消泡剂、氢氧化钙按质量份数混合，加热至100-120 ℃，搅拌10-30 min后冷却至50-70 ℃，加入粘指剂，搅拌5-10min，过滤，得润滑油。
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